电力系统中智能变电站继电保护技术分析

关卜凡

摘 要：全球化的加速发展，让我国的科技技术得到了很大的进步，驱动着电力行业将电网技术推向了智能化时代。其中重要的一环节就是信息通信技术，它的应用为电力系统提供了有力的帮助。我国电网建设关乎国计民生，智能电网时代的来临，为社会发展提供了最重要的保障，其发展对配套的电力信息通信技术也提出了更高的要求。所以目前的信息技术，不仅可以是未来发展的趋势，还为国家的电力发展提供支持。本文对智能电网时代电力信息通信技术的应用进行了详细的分析，并简单介绍了电力信息通信技术的内容及电力发展的现状。

关键词：电力系统;智能变电站;继电保护;技术分析

引言

随着科学技术的不断发展和完善，智能电网已经逐渐开始成为电力系统的主流。作为智能电网的核心，智能变电站技术能够将通信技术、信息技术、遥感技术等全方位融合，对智能变电系统中的各项指标进行检测，形成信息化、智能化、网络化数据传输，全面提升了智能电网的安全性、可靠性和有效性，对智能电网的发展具有至关重要的意义，在今后研究过程中需全面重视。

1、智能变电站继电保护架构体系

1.1IEC61850标准体系

IEC61850标准是智能变电站继电保护网络与通信遵循的规则。在模型上，以传统继电保护装置功能为单位划分逻辑设备，一个实体设备可包含多个逻辑设备，以基本功能单元划分逻辑节点，如跳闸回路、保护算法和采样值处理等节点;在通信协议上，IEC61850按照通信服务的类型及性能要求映射特定通信协议，如SV/GOOSE通信为保证实时性传输层与网络层协议映射为空;在数据上，IEC61850详细划分继电保护基本数据类，覆盖现有的继电保护使用数据，并提供了扩展数据类的方法。

1.2基于数据帧传输的运行机制

传统变电站继电保护装置有专门采样和命令信号通道，传输延时由装置处理速率与通道固定时延构成，相对固定。而智能变电站继电保护的采样值传输、开关状态量获取、跳闸指令下达等通过以太网数据帧形式，以交换机及光纤为介质，由过程层网络执行通信。因此，智能变电站继电保护运行高度依赖过程层网络，网络性能构成对继电保护“四性”的约束，过程层网络规划设计及调度策略尤其重要。

1.3模块化的保护功能组织形态

区别于传统变电站以装置为中心的继电保护组织形态，由于过程层网络实现跨间隔跨专业信息共享，智能变电站继电保护以保护功能模块化为理念的灵活组态形式，“集中”或者“分散”的保护实现形式不依赖于装置而是取决于保护需求与网络性能。继电保护模块化灵活组态意味着保护功能可以存在于具备条件的保护装置中，互为热备用。

1.4高精度全网统一的网络同步对时系统

传统变电站继电保护采用IRIG-B码或者光纤方式对时同步。而智能变电站网络化运行模式下，IRIG-B码或者光纤直连方式不能满足继电保护应用需求，因为两种传统对时方式需要专门的传输通道，与智能变电站网络共享信息与资源的发展趋势相悖;IRIG-B码对时同步是单向放射性对时系统，可靠性不足，易受链路状态影响。智能变电站继电保护需要高精度全网统一网络对时方式，一方面能充分发挥网络对时方式灵活的特点，另一方面又能利用冗余通信网络高可靠性与实时监测的优势。

2、智能变电站技术及继电保护技术

2.1智能变电站概述

一般来说，我们所说的智能变电站技术是指：一种利用数字化和自动化技术确保变电站信息实现高效采集与传输的技术，作为我国电网建设发展的重要方向，智能变电站技术促进了协议统一化、信息网络化、设备智能化、运行自动化以及网络化的有效实现。通过运用智能变电站技术，工程造价得以有效降低，传统变电站电磁互感器相关问题也得到了有效解决，电力技术实现了新的发展。相关研究表明，智能变电站包含了三个层面：过程层、间隔层以及站控层，只有将这三个层面建立起相应的数据连接通道，才可以实现数据的同步，而确保数据稳定的关键在于变电站中的过程层。

2.2智能变电站继电保护技术

智能变电站继电保护中的数据采集、传输和处理工作主要是依靠继电保护技术中的软硬件条件。数字核心部件是智能变电站继电保护技术的关键，数字核心部件相当于一台小型计算机，其能够有效的对多个变电站继电保护控件进行高效的控制与处理;此外，模拟量输入接口控件也是继电保护装置的一个重要部件，它实现了以信息采集为重要条件的计算机与外部控件的相互连接。

3、智能变电站继电保护设计优化

3.1安全性的优化

智能变电站的继电保护是在IEC61850的标准下运行的，其统一性既是优点，同时也是缺点。标准统一也就意味这是处在完全透明的电网环境中，这也就表明在整个继电保护系统运行中将会面临来自网络上的恶意攻击，对整个变电站的信息安全造成威胁。鉴于IEC61850的表针体系中没有明显的界定安全，往往需要使用者在进行操作中时要做好分析系统安全，以实现变电站继电保护的优化。

3.2可靠性的优化

现阶段我国智能变电站已经实现了数字化的建设，在继电保护中会涉及到很多的电子设备，随着不断加入的电子设备，在确保变电站稳定运行的基础上又提出了新的要求。在选择电子设备的同时，要根据实际情况的需要来进行合理的设计，最大程度上降低外界环境的影响，针对电子设备容易受到外界的干扰的特性来看，需要采用性能比较稳定的光缆，并且要及时对系统进行故障的检修，及时保护不合理的运行部分。

3.3实时性优化

智能变电站继电保护的重要特点就是具有一定的实时性，但是在设计保护结构的时候，设计工作通常会受合并器链路传播时延、交换机交换时延等因素的限制，从而影响变电站数字化互感器的传输效果，导致传输误差超出允许范围。根据经验总结及其实际运行情况来看，造成数字式互感器采样值传输抖动的原因有很多，其中影响比较大的是合并器和交换机的转发，因此要进行相应的优化。当合并器完成采集器传输数据信息之后，合并器会有一个排队处理过程，而且接受采集器通信阶段也会出现等待时间，同时受系统交换机性能的影响，实际运行中会出现不同程度的延时，因此需要采取相应的措施进行优化。

3.4同步性优化

智能变电站继电保护在正常运行过程中，会有各种各样的问题出现，其中数据同步问题是十分常见的问题之一。同步性问题也就是合并单元进行数据采样信号的输出时附带相应的时间信息，该同步传输能够有效缩减电气量相位与幅值间误差，因此数据的同步性具有非常重要的意义。所以必须要优化继电保护设备进，确保数据的同步性，使其可以在相同時间点内获得相应的数据信息，避免因为同步信号丢失而造成的的数据误差。对数据放入进行同步优化设计时，需要考虑到过流和过压保护问题，虽然所使用的保护原理简单，但保护动作行为对输入信号幅值正确性提出了一定的要求，相比之下对同步信号要求也比较小，如此一来即便保护动作发生时丢失了同步信号，对保护动作也不会产生很大的影响。

结束语

继电保护的主要目的在于维持所有电力设备的健康、正常运行，在研究继电保护技术时，需要全面分析变电站特点，合理定位设计优化细则，站在不同角度分析，选择针对性策略，进而全面降低多方面因素的影响并且选择正确合理的措施进行优化，降低各种不利因素对保护系统运行状态的影响，确保所有的保护动作处于正常状态。

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