110kV智能变电站电气一次系统及继电保护运维研究

张晓红 王天佑 张浩 胡倩倩

摘要：随着智能电网的快速发展，智能变电站这一枢纽的重要性日渐提升。相较于传统变电站，智能变电站拥有着与其相仿的功能，这也是智能变电站直接关系着整个电网安全运行的原因。不过，由于我国智能变电站尚处于发展初级阶段，这就使得其在一次系统建设、继电保护运维领域存在着或多或少的不足，设法弥补这种不足正是本文研究的目的所在。

关键词：智能变电站;一次系统;继电保护运维

1 110k V 智能变电站电气一次系统的相关内容

1.1 电气一次系统的意义

电气一次系统的设计是供电工程建设的重要环节， 也是一项难度系数比较大的工程，它包括的环节比较多、涉及范围较广，例如：工程的资金投入、配电器的选择、建成之后的运行情况、电能的运输质量等，这些都是一次系统设计的关键。 而智能变电站是我国电力系统建立的主要核心部位之一， 因此它的运行情况直接决定对各个区域的供电质量。 变电站是由许多一次设备构成的电力系统， 对它进行设计时要选择质量比较好的一次设备，这是保证变电站可以安全、稳定、可靠运行的前提条件。

1.2 110kV 变电站电气一次系统装置设计的要点

①变压器的选择。 变压器是 110k V 智能变电站电气一次系统的重要设备之一， 它的合理性选择对整个电力系统的运行起着关键性作用。 对于以下几种情况我们要选择两个以上的变压器：a.对于存在大量的一级负荷、二级负荷的电路，都要从安全方面考虑，以防一级负荷、二级负荷中断供电可能会导致人员伤亡，造成重大政治影响和重大经济损失，导致公共场所秩序严重混乱的。 b.用电负荷因季节因素变化较大的地区。c.一些负荷比较大的用电系统，例如：电源系统没有接地、用电装置外露的情况等。 ②110kV 智能变电站电气一次系统的高压配电装置的选择。 110k V 智能变电站的高压配电装置的布置方式有室内装置和室外装置， 其中室内布置的常见形式主要有普通电器装置、全封闭式组合电器装置、110kV 断路器装置，110kV 断路器装置具有占地面积小、 维护方便的优点，但是成本比较高， 因此这种布置形式适用我国一些发展比较好的地区，另外两个室内布置的资金投入和占地空间是相似的，所以这两种方式基本上相同。 与室内布置相同之处，室外布置分为中型、半高型、高型三种方式，中型布置主要把所有的设备安装在母线上、半高型布置特点是使母线之间相互分离、高型布置主要是将母线相互隔离， 因此我们在选高压配电装置时要根据实际情况选用最佳电气设备。 ③主接线方式的选择;接线方式主要有单母线接线、线路变压器组接线、内桥接线三种方式， 单母线接线和内桥接线主要接在 110kV 变电站高压侧主接线上， 单母线分段主要是连接在 110kV 变电站低压侧的主接线上，线路变压器组接线是一种比较简单的连接方式，主要在低压侧保证正常用电即可， 不会给相邻的变电站带来不利的因素。

2 110k V 智能变电站继电保护装置的相关事项

2.1 蓄电保护系统的装置

在 110kV 变电站中， 需要从变电站供电层和过程层进行继电保护配置的筹备，在一次变电站电气过程中，所有的电气设备都可以独立的被保护，例如，在一次智能变电过程中，继电装置应当设置在各个设备的内部， 或者在各个智能设备的周围设置保护装置、 测控装置来提高电路电力系统运行的可靠性。 另外，在智能变电站系统里，可以使用 IEEE-1588 设备进行网络测量来完成时间的调对， 这种设备在我国很多变电站中已经开始使用， 而且 还取得了不错的经济效益， 因为IEEE-1588 设备可以防止因内部线路跳闸 、 采样等不明确的因素影响了继电保护，避免了一些经济损失和麻烦。 这种方法还可以使网络数据充分的保存下来， 使整个继电保护系统的布置更具有科学性、合理性。

2.2 110kV 智能变电站过程层的继电保护内容

110kV 智能变电站过程层主要是 由一次设备及它的附属零件组成的，然后设置快速闸跳装置保护电路，主要保护部位是变压器保护、母线保护、线路保护。 接下来就对主要保护内容进行分析：①变压器保护。 对于一般的智能变压站过程层中变压器的继电保护主要采用分布式保护法， 但 110kV 智能变电站的变压器保护设置与一般智能变电站有所不同，110kV智能变电站可以实现差动保护和后备保护双向运行， 因此110kV 智能变电站中变压器的自动跳闸 、断路装置 、失灵装置的信息传递和数据分析都是由 Goose 网络系统来完成。 ②母线保护。 110kV 智能变电站与一般的智能变电站所采取的母线保护法是不同的，110kV 智能变电站可以采用分布式装置来保护母线，虽然有时也对母线进行分段保护，但是每个被保护的单元和合并单元是衔接在一起的， 同时和智能系统的末端也是衔接的，可以提高数据采样的保护程度、掌握开关跳闸功能，实现保护电路自动化技术。 ③线路保护。 110kV 智能变电站在实施方案设计时就要想到对线路进行保护， 变电站运行时就要设计继电保护装置， 并且在线路之间要留有一定的间隔设置测控保护设备和合并单元、智能系统、Goose 网络，实现相对应的进行数据交换和衔接， 这种线路保护可以直接传递到相对应的智能系统末端进行接受、执行。

2.3 110kV 智能变电站中变电层的继电保护法

变电站的变电层主要采用集中式后备保护装置来保护电路，可以实现自动调动、在线调动两种方法保护电路。 在智能变电站的变电层中，继电保护装置的功能是不同的。 ①如果电路供电正常，电气设备的运行状态良好，继电保护装置主要是起预警和监测功能;②当发生电气事故时，继电保护系统的作用就是阻断电路传输;③当电路出现异常现象时 ，继 电 保 护系统就发出预警信号，并把电力的变化信息傳递到智能系统末端。

3 110k V 智能变电站中继电保护运维的不足之处

3.1 110kV 智能变电站系统的逻辑功能不完善

在继电保护运行的过程中， 会出现母线保护装置中断器失效的现象。 有时母线保护、线路保护都需要设置一些双重保护配置，所以根据电路的设置要求，我们需要除去中断器失效中设置的流判别设备。 有时需要对电路进行电路改造，如果不能实现对电路进行失灵、启动控制，最终会导致第二套继电保护系统也不能实现失灵、启动的功能。 110kV 智能变电站继电保护运维的功能运维不完善会导致一次系统不能有效的保护，会带一些不必要的经济损失。

3.2 110kV 智能变电站继电保护路线问题

为了使继电保护系统有效的保护电路， 通常情况下会选用和大电流保护设备直接进行连接， 而且还要保证是单线连接、时间同步、相位固定，否则就会导致电流、电压不能同步进入装置中，继电保护系统起不到任何作用，这种不可靠的继电保护法会严重影响一次系统的运行和使用。

4 提高 110k V 智能变电站电气一次系统运行、使用的策略

①提高装置的可靠性。 随着我国科技的发展，国家对电气设备的质量要求也逐渐提高， 为了确保电网运行和电路运输能力， 继电保护系统一定要使用可靠性的装置才能保证一次系统使用的可靠性、稳定性，从而推动了我国 110kV 智能变电站电气一次系统向着智能化、信息化稳定可持续的发展。 ②创新智能变电站的运行方法。 电力企业是我国经济发展的源动力，对维护国家稳定、促进社会进步起着至关重要的作用。 因此，我国需要增强对电路保护的意识，打破传统的变电站运行状态、提高工作人员的故障识别和预判能力、增加电路巡检频率，减少设备运行故障、降低运行成本、保护电力系统安全。

5 总 结

综上所述，110kV 智能变电站继电保护系统可以保护一次系统的使用和运行， 对我国电力企业的发展起着关键性作用， 因此电力企业的相关工作人员要增强对 110kV 智能变电站继电保护系统的可靠性、稳定性，为我国的电力企业的发展做出有益的贡献。

参考文献

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