继电保护二次回路在智能变电站中的设计实现

叶蒙 沈洁

摘 要：我国综合国力的提升，推动了电力行业的长足发展，智能变电站的核心在于“智能”二字，而“智能”二字的实现，往往离不开众多高精尖设备的运用。当前，集尖端、稳靠、集成、低碳为一体的智能电力设备已经成为智能变电站基础框架的重要构成。二次回路在变电站运行工作中起着较为关键的作用，在运行过程中若二次回路发生了故障会直接影响到设备运行，不仅如此，二次回路发生故障也将对整个社会造成不良影响。由于二次回路主要是进行连接二次设备的功能，因此一旦发生事故其影响的范围极广甚至会导致变电站的一次设备损坏从而大面积停电。而二次回路的结构又较为复杂，一些潜在安全问题无法直接察觉，同时针对二次回路的检查工作，需要在完全通电的情况下进行，这就需要专业人员进行故障排查和检修工作。

关键词：继电保护;二次回路;智能变电站;设计

引言

在智能变电站二次回路设计与施工过程中，通信网络运用的是IEC61850系列标准，建立在GOOSE通信传输机制与SMV采样传输机制的基础上，来进行二次设备之间的联动。在智能变电站二次回路建设阶段中，一次设备的测试与保护电缆已经慢慢地被光纤所替代，可以缓解电缆敷设与安装工作。和常规电路相比，运用光缆可以很好地解决长时间影响二次回路保护装置的CT开路与PT短路方面的问题，另外也不必考虑多点接地与电磁干扰因素的影响，从根本上来提升系统运行的安全稳定性。然而在具体设计与施工的时候，因为运用智能通信网络取代传统二次回路，设备之间也不会出现显著的物理断开点，所以在设备检修的时候，也难以进行物理隔离。

1智能变电站继电保护维护层

（1）数据采集层。继电保护运维系统数据采集层主要是运用IEC61850采集模块，GOOSE、SV以及终端压板的信息都会通过采集模块接收。而MMS、GOOSE、SV报文信息则通过报文采集和分析模块进行采集和在线检验，通过比对SCD文件，对其一致性作出判断。（2）数据应用层。数据应用层由二次回路模块及其监测模块以及保护设备的监测模块构成。主要作用是进行端口、链路、报文、设备的状态数据分析，通过分析获得二次回路各个终端的状态。同时，还可以处理IEC61850上级模块报送的信号，通过状态分析、越限判定、走势预测等综合评价，从而实时地确定设备的情况，判断设备是否需要维护和检修。（3）数据展示层。数据展示层主要作用是通过画面、告警显示、光标闪烁等方式提示用户进行人机交互操作。

2三相不一致及信号回路设计

综自站断路器和隔离、接地开关不仅要提供各类报警信号接点来给监控系统的测控装置，实现信号的远传，另外在汇控柜内设置了各类报警信号的指示灯;因为机构之内初始化的报警信号仅一个，为了达到就地指示和信号的远传，在汇控柜之内还得要增添中间重动继电器。智能变电站运用智能终端，智能终端来就地安装在汇控柜内，智能终端所采集的断路器、刀闸开关部位状态信号和报警信号，运用GOOSE网络来远传信号，全部信号都可以显示在调度端上，所以便可以将汇控柜内的信号指示灯取消并中间重动继电器。

3智能变电站继电保护二次回路的实施

对输变电工程智能变电站继电保护二次回路进行设计，在进行设备布置时，保护装置要配置相应的保护柜及面柜，输变电工程采用2面保护柜，母线保护采用2台面柜。控制电缆采用多芯控制电缆，具有一定数量的备用线芯，可以保障电缆的工作，电缆的线芯满足控制回路电流的要求。二次回路中保护设备的选取要满足自动运行的要求，输变电工程配置不同原理作用的保护装置2套，保障独立的保护功能，并且2套装置之间不存在相互干涉的情况，2套保护装置分别配置相应的合并单元，采用共同的电流互感器二次绕组电路接入母线保护电路。控制信号设备的选择依据电路的设计参数进行，继电器电压为母线电压的1.1倍，保证电流的工作范围。智能终端断路器配置2套，保证站控层继电保护设备的通信，相互之间采用网络交换机进行数据的传输。对于控制电缆的选择，要采用铜芯导线，采用多芯电缆，并且具有一定数量的备用线芯，依据电路设计的电流值对控制电缆的线芯规格进行合理的选择。端子排要具有良好的防潮性能，可以稳定地运行，在进行安装时，核对端子排的接线及与外围设备的连接状态，端子箱、控制柜等直流与交流电路的连接，不得连接在同一端子排上，端子排的连接是继电保护二次回路发挥作用的重要保证，在进行接线时，严格依据设计图施工，并做好相应的标识。

4处理直流回路出现的缺陷

从专业角度来讲，若在系统的内部其中一个支路的电流断开后其接地母线的电压呈上升状态，则证明这一支路属于直流电路。针对接地支路接地点的检测工作中，需要由室外到室内依次进行检测，检测工作是由旧设备检测到新设备的检测。若直流电路出现短路现象，首先要分析其具体的短路原因。以下两种状况是导致直流电源短路的主要原因：（1）人为触碰导致直流电路短路。若是在人为触碰到直流电路时发生了电源短路，则可以结合相应的情况进行具体的分析讨论，找出原因最终制定出合理有效的系统设备以及保护技术，从而保证电力系统的正常、稳定运行，满足电力系统运行的需要。（2）连接回路线出现错误。若工作人员在进行连接回路线的过程中出现错误，则需要在完成二次回路接线工作后，利用正负电源的电阻来有效减少连接错误的状况。针对这一问题的处理，应提高工作人员的专业素质，在发生故障时，专业的技术人员可以及时地从专业角度来判断事故产生的原因，找寻解决办法。

5保护系统风险扩散模型

保护系统故障风险往往也是由部分装置的故障风险引起的。本模型中故障风险主要有：（1）信息流的发送端装置（合并单元、保护装置等）存在不能将信息有效发送到对侧装置的风险;（2）接收到信息的装置（保护装置、智能终端等）存在不能正确做出响应的风险，如保护装置拒动。当装置发生故障风险如时，其功能实现产生了不确定性。若在保护系统风险没有排除的情况下，风险事件进一步扩大，将对保护系统可靠性造成更严重的影响。按照装置之间的依赖强度，对与发生风险的装置有关联的无风险的装置以一定的概率感染故障风险，接下来保护进程因自身感染风险装置数量增加而使得自身风险负荷增加，当保护进程达到一定风险负荷时，造成故障的发生，运行人员无法在保护系统运行在具有故障风险的情况下对装置风险进行排除，风险扩散模型中表現为保护进程无法恢复感染风险的装置。因此，保护系统故障风险受到装置间功能关联和保护进程-装置执行关联共同影响。

结语

总而言之，智能变电站随着自动化设备的接入应用越来越广泛，对于智能变电站电路的保护至关重要。文中依据输变电工程的智能变电站结构，采用继电保护二次回路的方式对智能变电站进行保护。依据无人化的设计要求，对继电保护二次回路进行了设计及施工，通过继电保护二次回路可以对变电站设备进行实时的监控，并对信号进行及时的处理，依据相关指令，完成设备的自动复位重启，保证了智能变电站的稳定运行，提高了继电保护的适应性，为电力保障提供了可靠的方式。

参考文献：

[1]戴志辉，鲁浩，刘媛，等.基于改进D-S证据理论的智能站保护二次回路故障诊断方法[J].电力系统保护与控制，2020（5）：7-9.

[2]史新龙，冯景来.火力发电厂继电保护及安全自动装置、二次回路检修规程的探讨[J].电力设备管理，2020（2）：76-78，81.

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