220kV智能变电站的继电保护及自动化系统设计

沈丽娟

[摘    要]随着我国电力行业的不断进步，智能变电站的发展越来越成熟。为了实现电力工程发展的优化，对变电站的继电保护以及自动化系统设计进行不断地研究与探讨。主要介绍220 kV智能变电站的相关情况，以具体某工程作为主要分析对象，先对220 kV智能变电站进行简要概述，然后分别就变电站的继电保护以及自动化系统设计进行重点分析，提出相关的建议。

[关键词]220 kV;智能变电站;继电保护;自动化系统;设计

[中图分类号]TM63;TM77 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）03–00–02

[Abstract]With the continuous progress of China's power industry， the development of intelligent substation is more and more mature. In order to optimize the development of power engineering， the relay protection and automation system design of substation are studied and discussed. This paper mainly introduces the relevant situation of 220 kV intelligent substation， taking a specific project as the main analysis object， first gives a brief overview of 220 kV intelligent substation. Then the relay protection and automation system design of the substation are analyzed， and the relevant practical development suggestions are put forward.

[Keywords]220 kV; intelligent substation; relay protection; automation system; design

电力工程在不断发展过程中，由于社会先进技术的影响，工程的发展越来越重视技术设备的使用率。技术使用率的提高，很大程度上可以提高电力工程的效率，使得电力行业更加现代化。在科技的推动下，电力系统需要进行与社会发展相一致的智能创新，从而推动电力行业的智能发展。智能变电站的重要发展，也促使了很多电力企业对于该发展的相关内容进行研究与探讨，以求得到一种合理且有效的发展模式与工程设计，促进变电站的智能化。本文对智能变电站创新发展的相关探讨中，主要是以某一地区的变电站智能化为例，指出220 kV智能变电站的发展情况。该变电站的改进分析过程，同样可以适用于其他的智能变电站，因此其方法具有普遍性。

1 220 kV智能变电站的概述

智能化的变电站，需要有较好的继电保护以及自动化系统设计，才能保障变电站的发电安全以及智能化的实现。智能变电站的发展不断应用于很多电力企业，作为重要的变电站改进措施，智能化发展为变电站提供了二次发展的机会，促进变电站工程效率的提高，实现更好的自动化发展。变电站智能化具有很重要的发展意义，电力工程的发展中先进技术使用率提高，除了可以促进工程效率以外，还可以更好地适应社会科技对行业发展的要求。工程发展方向与社会大环境发展趋势一致，有利于行业的可持续发展。

智能变电站的发展具有一定的普遍性，因此本文对于电力工程的叙述，主要以某地区的智能变电站为主要介绍对象，从而引出各智能变电站的发展方式。智能变电站主要有220 kV和66 kV两个电压等级，某地区的220 kV智能变电站原有3台容量为180 MVA的主变，如今的改进需要增加到4臺，并且规定每一台的容量至少为240 MVA。该地区的发展主要是进行220 kV智能变电站的改进与完善，提高其智能化程度，更好地实现自动化管理与运作。在该地区进行智能变电站完善的过程中，对变电站的工程情况进行合理分析及规划，提前对变电站的改进提出相应的措施，进行合理设计。其中关系到很多技术设备的应用，包括自动化机器设备、计算机通信技术与网络等。该地区的变电站完善中，主要是关注前期的设计、中期的监测以及后期的信息传输，与原电力工程发展不同的是，在每个阶段都需要关注技术的投入，建立强有力的自动化系统对各方面进行自动检测与管控。这种分阶段共同发展的模式，可以在各方面对变电站的智能化进行完善，以达到高效的继电保护以及自动化系统设计。可以说，某地区的智能化变电站相关情况与改进行为，对于其他变电站的智能化而言，存在着一定的适用性。示意图见图1。

2 变电站的继电保护

在变电站的智能化发展中，不可忽视的方面就是变电站的继电保护，变电站的安全问题一直都是非常值得关注的问题，安全性能关系着变电站的发展持续性和稳定性。在继电保护措施中，应该利用技术设备进行保护设施的建立，在变电站中设置开关控制系统或是变压系统进行及时的安全保护。技术设备通过监测设备的实时电压，以及外界的环境参数，进行自动化的设备开关控制。当出现超出可承受范围内的电压或是外界环境参数异常时，变电站的安全系统需要及时反应，进行及时断电以及变电站运行维护。在220 kV的智能变电站的保护体系中，可以进行自动化的开关调控的使用，在这过程中再加上具备监控功能以及调试功能的自动化设备。由于现代化设备的先进性，以及安全保护系统的优劣比较，可以采用微机保护这一安全措施进行有效的变电站继电保护。技术的加持，使得变电站继电保护可以选择价格较低、性能较为可靠的智能保护模式进行。

3 变电站的自动化系统设计

变电站的自动化系统设计，可以采用两层设备一层网络的形式，与以往的三层设备两层网络不一样。两层设备一层网络的形式更加简化，效率也更高，更符合智能变电站的发展。其中两层设备一层网络包括三个方面的内容。①智能化的一次设备，接口装置都为光纤以太网接口，使用先进的光电技术，对设备的使用进行改进。原先的信号处理方式以及控制电缆得到相应改进，变为使用光电技术以及光纤。②网络化的二次设备，这种设备采用高效运行的信息管理技术，对于传统的装置进行改良，熟练运用信息传输技能进行设备完善。③数字化的技术支持，对变电站运用到的计量技术，不同于以往以模拟量的形式进行，而且运用数字化的先进计量技术，进行相应地数字处理。这种形式的发展很好地对变电站网络以及设备进行整合优化，对变电站的安全以及效率都有较大影响。在变电站的自动化设计中，有两种不同形式的方法：①站内的监控采用以远动为数据采集基础的形式，相应的设备则是以电网调度的自动化为基础进行实施，将变电站的保护作用独立出来。②采用站内监控以微机保护的形式进行数据采集和控制，将保护工作与控制工作结合在一起，没有将保护措施独立出来。

3.1 实现设备层内部的信息沟通

在设备某些程序的运行设计中，采用直接采样的方式，不经过系统层以及其他层面。这样的直接采样形式，不会涉及到其他层面的信息流动以及传输问题，直接把信息传输到终端设备进行沟通处理。显然，这种更加直接的模式可以有效提高信息传递的效率，使信息不需要经过过多的中间阶段再传输到智能终端，简化了很多的中间步骤，实现设备层内部沟通后，就将信息直接汇入终端。这种方式的好处在于如果中间层面，如系统层发生故障或是出现阻碍，信息在设备层内部依旧能不受影响地自由流动，不妨碍信息的沟通交换。同时，信息传输由于不再需要经过系统层等层面，因此层面的故障现象并不能阻碍信息的传输。

3.2 实现设备层之间的信息沟通

设备层之间的信息沟通，就涉及到了跳闸的方式研究，对于信息如何能顺利从一个设备层传输至另一个设备层进行合理规划，实现隔间隙的信息流动。在220 kV以及66 kV母线中采用直接采样的方式，首先实现设备层内的信息沟通，然后采取直接跳闸的形式进行跨信息层的沟通交流。直接跳闸的模式可以有效地降低外界因素对设备层的干扰，促使信息的有效传输。直接传输的方式不受其他层面的影响，仅仅依赖于跳闸模式问题，为实现设备间的信息沟通，需要采取高效的跳闸方式，降低信息传输以及管理的成本。在数据信息的传输过程中，可以引入GMRP组播技术，对数据信息进行分类和引导，保证各类信息流动到相应的间隙，不会流动到其他的间隔。

3.3 实现设备层与系统层的信息沟通

在一些信息的传递中，会通过系统主机直接传输至系统层内部网络，由于系统层内部以及传输过程的复杂性，该信息量较大，传输的信息也较多。由于信息繁杂，因此需要使用相应技术，促使系统通过光纤以太网技术相连，实现彼此之间的信息传递。这种形式可以避免出现大量信息在系统层内部传输，超出系统层内部的数据运输负荷，不利于系统层的高效运作。在设备层与系统层之间的信息传输中，也可以利用GMPR技术进行精准信息传递，防止出现因为遗漏或是信息传输错误等情况。

3.4 实现系统层内部的信息沟通

与信息层内的信息相比，系统层内部的信息沟通过程中，信息量较小，而且对于信息的实时精准性要求相对不是太高，信息传递准确即可，速度要求较低。系统层内部的信息沟通与信息层内部相似，内部的信息沟通可以不经过其他层面且不受其他层面的干扰，使信息在系统内充分流动。

除了信息沟通的便利性，自动化系统设计还可以强化其监测和管控系统，对于整体的220 kV智能发电站进行数据检测，同时对工程进行相应地监管，实时更新相关的数据记录，对工程出现的问题进行及时分析与解决。引入远程调控的形式，对变电站的控制开关以及指令进行相应操作，不同于人工操作存在的漏洞与疏忽，自动化的技術检测可更准确地对工程进行合理控制与优化。

4 结束语

电力行业的发展与变电站的发展息息相关，而传统的变电站发展模式已经不再适用于现代化程度较高的现实社会，因此变电站的发展创新存在着必要性。为实现技术设备达到社会发展要求，各电力企业对自身变电站的智能化方面进行深入研究，主要就继电保护以及自动化系统设计进行深度思考与探讨。220 kV智能变电站的继电保护及自动化系统设计逐渐成为电力行业发展的重点，其智能化发展很好地适应了现代社会技术化、自动化的趋势。当然，变电站的智能化方向具有一定的互通性，所以主要通过某一地区的变电站智能优化，来引出普遍变电站所面对的情况以及可以采取的智能优化措施，实现更好地继电保护及自动化系统设计。其他电力企业可以根据自身实际，结合该地区变电站的优化建议进行相应地规划完善，实现自身的持续和稳定发展。

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