继电保护在智能变电站中的应用分析

王智

摘要：在电力系统中，保证电力元件能够安全顺利运行的基本设备被称做智能变电站的继电保护装置，智能变电站的继电保护装置是构成智能电网最重要的组成部分之一，其对电网安全顺利运行具有着非常重要的意义。文章对继电保护在智能变电站中的应用进行了概述，分析了继电保护在智能变电站中的要求和实际运用。

关键词：继电保护；智能变电站；电力系统；电力元件；智能电网 文献标识码：A

中图分类号：TM65 文章编号：1009-2374（2015）35-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.026

随着社会科学经济的进步，更多的电力系统建立起来，这也直接影响到我国人民的生活质量和环境。然而智能变电站在整个电网系统中有着十分重要的作用，它是电力用户以及发电设备之间连接的桥梁，并且可以直接点对点整合能源，令其符合广大电力用户在生活中的实际需要。虽然如今在各电力系统中，变电站被广泛运用其中，但是变电站的本身就存在了许多技术上的问题。这些问题的存在严重影响变电站正常顺利地运行。如何对这些关键问题进行处理，提高变电站工作的效率，是广大电力工作相关人士所面临的重大问题。智能变电站中继电保护的技术能够使这些提出的问题得以解决。继电保护在智能变电站中的工作流程为：在电网系统能够顺利运行的时候继电保护在闲置的状态，但是在电网系统出现故障元件的情况下，也能够将故障元件与变电站中去除，这就保证了其他正常的元件能够顺利进行工作。这种装置可以较为快速地判断电网系统是否在正常运行的环境之下，从而保障电网系统能够安全运行。

1 继电保护应用现状解析

智能变电站在运行过程中使用了当今最先进、环保、可靠的集成智能化设备，以标准化信息共享、数字化的全站信息管理、网络化通信平台作为变电站最基本完成目标。能够智能自动化完成变电站数据的采集、保护、测量、调控以及检测等基本的功能，与此同时也具有支持电力系统实施有效的在线监测并智能决策，并且实现智能调节等具有先进功能的变电站。实现智能变电站，即能够做到管理人性化，使整个变电站的运营和操作如同有管理人员进行管理操作一般，并且能够在处于低压负荷量增加的情况之下，送出满足增加负荷量的电量，如果低压负荷量减小，变电站所送出的电量也随之减小，这就能够保证智能变电站节约资源。

现如今，我国拥有的智能变电站并不是很多，还处于初步发展阶段，与普通变电站相比，智能变电站拥有诸多优势，例如实现设备可视化运行，减少停电故障时间和检修停电时间，主要设备使用周期能够加长，并同时减小了变电站的占地使用面积，其技术的优势十分明显。伴随着科技智能技术的逐步发展，在日常生活和社会工业中智能设备集中采购带来的规模性效应使得智能变电站的投资成本正不断下降，并且在近两年已经基本达到持平的状态，这使得智能变电站的推广过程的优越性和发展前景非常乐观。

智能变电站在结构构成方面分成站控层、间隔层和设备层。其中设备层主要包含了一次设备所构成的智能设备、智能组件以及合并单元的智能终端设备。这样就可以实现智能变电站合并单元智能端和设备并实现组件的构成，完成了智能变电站电能的传输、分配、转换以及对其进行控制、测量和保护等相关功能的实现。而间隔层的设备通常指测控设备以及继电保护设备等二次设备，实现使用间隔数据并且最后使用间隔一次设备的功能，能够实现和远方输入、输出、控制感通信以及智能传感器等。在智能变电站中的站控层中包含自动化系统、对时系统、站域控制系统、通信系统等多个子系统，可以对整个变电站一个或多个设备进行测量控制等功能的实现，并且完成数据采集、监控操作、同步相量采集、保护信息等多方面的管理以及对电能量的采集等一系列的功能。

2 继电保护在过程层中的作用

2.1 继电保护中的线路保护

对智能变电站继电保护技术的应用，需要将继电保护装置与整个变电站运行状态监测联系在一起，然后以间隔来确定单套配置。线路保护的装置组要是用在各个电量电压等级的间隔单元保护测量控制，具有较为完整的控制、监视通信、备用电源自投、保护、测量等一系列功能，并且为变电场、发电厂以及高低压的配电长等用电的系统控制和保护提供有效可靠的解决方法，能够有效地保障厂用电系统以及高低压的电网能够稳定安全运行。其中，智能变电站过程层线路保护一般选择用线路纵联保护装置进行保护，通过过程层线路纵联差动保护与线路纵联距离保护两种线路方式。线路纵联保护为主要保护的组成，需要将智能变电站过程层的线路后背的保护部分设置在集中式的保护性装置设备中，并且可以将其与其他的自动化智能保护设备一起，通过通信端接口组成一个智能自动化系统。所有的装备设置都能够进行集中安装，即能够在当地安置高低压开关柜。

2.2 继电保护中变压器的保护

智能变压器保护装置一般选择用分布式为过程层配置，在运行时先实现设备的差动保护系统，然后通过智能变电站集中式的安装后备保护。变压器的保护装置由吸湿器、储油柜、气体的继电器、安全气道、测温装置、净油器六部分组成，集保护、控制、通信、监控等许多功能于一身，组建成为智能自动化开关柜较为理想的电气单元。在组成的产品的内部安装一个由20余标准保护程序共同构成的系统保护库，并且对设备中的一次设备电压电流进行模拟量和开关量强大完整的数据手机功能。在变压器保护的过程层中，所使用的是分布式配置，并且使其具备较为完整的保护功能，用来进行后备保护和集中安装。其中，对变电站过程层变压器进行差动保护时，对非电量保护部分需要进行单独安装，并通过电缆将其直接与变电站断路器进行连接，这样断路器跳闸命令就可以通过光纤传输到全站式网络线路中，完成对整个变压器的差动保护。如果是对110kV变压器进行继电保护，则在进行配置时，要求将主后备保护集成在一起，将其作为一体化双套配置。在对智能变电站内变压器进行机电保护配置时，需要直接对设备进行采样分析，并根据分析结果来完成各侧断路器的控制，保证其能够完成自动跳闸动作。

2.3 继电保护配置的方式

继电保护的配置根据需要保护范围大小的差异通常来说共分为三种方式，即广域电网相互配合保护方式、就地化间隔保护方式、战域电网保护方式。而这三种保护方法各有优劣。战域电网的保护是智能变电站后背保护方式。其保护范围不及区域性的电网保护范围广阔，在战域中心机利用收集到的变电站中各个组成元件的信息进行判断并且分析是否存在故障并对其加以保护操作。这种方法对主机计算的能力以及处理问题能力要求和广域电网保护方法相比大大降低。就地化间隔保护法一般保护较为具体的一次设备。保护装备根据主接线方法以及电压等级具体的方案实施，使安装GIS汇控柜或智能汇控柜中。柜体具体依照间隔取值分别安置在具体设备周围。分布在具体设备周围进行保护装备依靠自身收集到的本地信息与周围其他设备所收集到的信息进行交换并且分析是否存在缺陷，是否应该完成保护操作。就地化间隔保护法具有灵活多变的特征，而对每一个设备来所决策依赖性大大减小。但是信息的交换较为复杂、重复几率较大，并且互动性与其他保护方式相比有所不足。广域电网的保护能够保护包含中心站的共十几所变电站，而中心站可以利用其决策主机所收集变电站的各元件信息，以保护单位元件作为主要的保护对象，再对所收集到的信息进行故障保护措施。并且在其保护区域之内最为可靠，故障检测角度方面也最为全面，但是对主机处理能力和计算水平均有着较高要求。

3 智能变电站层继电保护

对变电站的层继电保护一般来说均采用集中式后备保护来进行配置的，这样既能够提高整个变电站系统运行的实用性，并且还可以实现在线实时自整定等，继电保护效果更好。其中，后备保护系统可以分为两个部分，即为本变电站实现后备保护功能，实现开关失灵保护；对相邻变电站实现保护功能，并对开关失灵进行保护。对变电站层的继电保护主要体现在运行的不同时期：（1）正常供电阶段：在智能变电站能够实现正常的运行供电作业时，电力系统中的相应工作设备和保护的装置在规定工作状况之下，系统内存设备和仪表均处于能够正常进行访问的阶段。在这种情况之下，继电保护装备只需要完成对设备的监控报警，保证变电站能够正常运行即可；（2）运行供电发生故障：如果变电站内设备发生故障，则继电保护装置动作，及时地完成电力设备发生故障部分切除，并且保证其余的电网组成部分能够正常运行；（3）供电异常：如果变电站运行异常，则由继电保护设备及时发出报警讯号，以此来通知维护人员及时进行故障的排除，确保电力系统的正常运行。

4 结语

继电保护作为智能电网的第一道保护防线，在智能变电站中应用的作用不容忽视，为了与科技智能化这一趋势的融合，智能变电站的继电保护相关系统也逐步升级成为智能自动化保护装置，并且实现电网全面的智能化保护。近年来，我国的变电站自动化水平与传统老式变电站相比已经有了明显的提高，相信有了继电保护相关研究的进行，我国智能变电站的使用范围将会越来越大。

参考文献

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（责任编辑：陈 洁）