220kV智能变电站继电保护配置方案研究

王黎阳

仪征市供电公司 江苏 扬州 211400

1 智能保护装置的结构特点

1.1 硬件上的差异

传统微机保护和智能保护存在很大差异，其中最显著的区别是硬件，一是微处理器一般采用数字电路，人机对话、通信接口由信号处理单元完成，使执行元件的操作变得极其重要。另外，由于微处理器的模拟量大，需要对采样单元和逻辑处理单元进行处理，大多数运算模拟都要在数字核单元上进行，这就增加了微机处理器的工作量。由于智能保护器利用互感器来采集数据信息，所以智能保护装置的通信接口、中央处理器、通信接口都是独立的，所以信息采集工作比较容易。

1.2 智能保护装置的接口实现方式

电子式互感器是智能保护器最重要的特性，它能通过光棒进行数据采集，所以在压送过程中不含高次谐波，在一定程度上提高了采集信息的准确性，减少了信息数据的失真。

另外，该智能保护器中的合并单元数量很多，可以起到滤波的作用，因此输出的数字量就可以得到最大限度的保证。第二，功能型保护器的数据接收方式主要由小型化的光收发模块所替代，因此不需要配置常规保护装置，可以直接用于保护逻辑运算，在一定程度上避免了采样差值的出现，模拟量的输入变换、滤波单元的工作都是造成采样误差的主要原因。通过光纤直接传送，可以减少这些中间环节所带来的不利影响。

1.3 智能保护性能的改进

为促进智能变电站在220kV系统中的正常、稳定运行，必须提高智能变电站的智能保护性能，有关人员应在满足模拟量输入、模数转换条件下，根据智能220kV变电站的实际要求，该系统简化了硬件结构，并提供了实时通信、开关状态检测等功能，大大拓展了220kV智能变电站保护装置的应用范围。继电保护装置中的电子互感器在电力系统运维工作中发挥了重要作用，因此，有关人员应进一步改进其性能。

2 分析220kV智能变电站继电保护系统构成

2.1 合并单元

在继电保护系统中，合并单元的作用主要是优化保护装置和互感器之间的连接，使各单元之间的数据能够共享，在一定程度上改善继电保护的效果。目前，合并单元的应用多在两个过程层之间。采用组合单元在很大程度上降低了继电保护技术方面的难度，从而保证了系统在工作过程中的工作效率。

2.2 电子式互感器

过去所用的电子互感器多为电磁结构，随着科技的不断发展，光电技术和数字信号处理技术发展迅速，应用日益广泛，电子互感器已逐步取代传统的电磁互感器。与传统互感器相比，电子互感器重量轻，占用空间大大减少，而且不用油，避免了爆炸、火灾等安全事故。当前电子互感器主要分为无源和有源。虽然互感器各有千秋，但有源电子互感器比较轻便，所以人们对它的重视程度也越来越高。

2.3 交换机

智能型交换机运行过程中需要进行大量的信息传递和交换。因此开关的应用也是智能变电站继电保护系统的重要组成部分。在继电保护系统中，交换机主要处理设备之间以及各单元之间的数据交换，以确保数据在传输过程中的稳定，可靠的传输，保证数据的安全。当前，智能变电站继电保护系统采用交换机，极大地提高了变电站信息传输速度，同时也提高了智能变电站的工作效率。

2.4 智能终端

由于科技的不断发展，出现了非常规互感器，而计算机技术的进步，使监测装置内部的电、磁和温度等成为可能。

将检测到的数据进行收集与分析，能够分析判断断路器设备的运行状态，并根据运行状态安排检修与维修时间；无须采用传统的方式进行定期检查与维护，实现设备的实时检测。因此，智能终端应运而生。智能化终端作为远程遥控的重要组成部分，能实现实时监控与智能调控，在工作时能保证监控与调控的实时性，使各项功能与系统运行情况相符。

3 智能变电站220KV继电保护调试中存在的问题

3.1 智能变电站继电保护工作原则与前期准备

在进行智能变电站继电保护工作中要遵循合理安排，对保护工作进行组织，确保调试工作能安全高效的进行下去，为调试工作计划落实得到保障，取得足够的支撑力，协调各部门；前期调试工作是保证的基础，但由于调试范围广，内容容易重复，所以时差与调试一定要充分利用，合理安排调试准备工作，确保调试工作能够保质保量地运行，减少工时，重复性工作发生，缩短工时，做好前期准备工作。

3.2 智能变电站继电保护调试中的问题

在进行220kV智能变电站继电保护调试工作中依然会存在诸多问题，下面将对所存在的问题进行具体分析：

3.2.1 继电保护调试流程存在问题。在220kV智能变电站继电保护调试流程中联调试验与传统变电所的调试流程不同，联合测试的意思是，当集成相关设备时，根据现场工程配置；然后对调试流程进行相应的工程应用测试，结合应用设备的相关技术性能和网络化情况，发现并解决调试过程中存在的基础问题，为调试过程联调测试打下坚实的基础。

联调测试相对比传统变电站有相似之处，主要的测量项目包括单体测试、分系统测试及总体测试；其中在进行单体测试中要注意以下几点：①在进行联调测试过程中要注意时间，因为联调测试的时间普遍偏短，无法确保测试项目的完整性，因此要明确关注调试装置的基础性功能测试。②在进行联调测试时，通常所使用的定值由于不是实际运行的，所以容易出现定值使用配合不恰当的问题。③联调测试中的单体测试是解决问题并精确定位的基础，在调试分析中要对设备性能进行全面检查，确保检查测试的整体效果[1]。

3.2.2 继电器保护调试管理流中存在的问题。智能型变电所采用的光缆连接代替了传统变电所采用的回路号，利用纤芯、光口和光缆标识来传送信息。不过，在传送时要注意下列问题：①多样化且不统一的设备接插光口形式，这种形式往往容易出现松动，不宜与调试过程正常运行。②有部分纤芯厂家光口标识不明确，标识位置出现模糊现象。③当光口使用过程中没有标识的情况下，容易出现备用光口误插的现象。④尽管智能变电所在纤芯故障时会有监测报警，但收发标识中的纤芯易发生位置接反，使其无法正确恢复。但仅限于变电站技术的限制，给电网带来巨大的隐患，因此，制定合理的管理措施可以杜绝此类现象的发生。

3.2.3 继电保护调试压板使用存在问题。在进行装置检修中检修压板影响巨大，所谓检修压板就是在智能变电站中为减少干扰运行监控人员，对设备检修测试配置装置检修调试压板，起到保护屏上的作用，对设备影响深远，由此可知，如果使用智能变电站检修压板不恰当，则会影响设备保护的正常运行，出现保护拒动情况，母差保护被误闭锁等现象，因此保护装置检修压板显得尤为重要。

4 220kV智能变电站与常规变电站继电保护调试的措施

4.1 统一标准

在220kV智能变电站中进行常规变电所的调试，其最终目标是确保电网安全、稳定可靠。但是在实际的日常工作中，很多变电站的调试没有统一的调试标准，也没有健全的相关机制。基于这种情况，有必要制定统一的调试标准，然后根据各地区的实际情况完善相关制度，在现有的基础上进一步努力创新。只有这样，不同类型的变电站才能根据自身的实际情况提高工作效率和质量。

4.2 提高光纤的接受度

全国电网的主要设施是光纤和二级设备。为完成这些工作，应采用严格的施工程序及相应的图纸作为参考。工作完成后，应归档并保存所有相关数据和数据，以优化建设项目的验收。在具体的实际操作过程中，每一个施工项目都要进行编码，编写相应的程序，制定一个全面的施工方案。在此基础上，优化各项工作，认真分析内容，确保数据分析的全面性和准确性，防止安全事故的发生。在我国电网运行中加入光纤通信确实有很大的优势，但也给国家电网带来一定的影响，如运行效率下降等。因此，光纤设施运行完成后，需要进行相关调试，以使其符合国家电网的标准。

4.3 智能变电站和传统变电站的明显区别

工作中，应了解智能变电站与常规变电站在保护、调试方面的异同。关于数据采集，智能化变电所是以光纤为基础，以光纤为基础，根据连接多个设备后得到的参数，对设备运行情况进行详细的分析。在分析之前，不同的模块将使用不同的光纤。同时，企业单位会在原有系统的基础上增加GOOSE系统，将运行设备划分为不同的隔间，然后对每个小隔间进行系统检查，并对生成的数据进行分析，这样会使继电保护更加困难，但会将GOOSE系统与机械检查系统集成，使其能够适应不同类型的机器，统一管理运行中的机器。一旦发现异常零件，他们会及时跟踪，做出正确的反应和判断。

5 智能化技术在变电站器中的配置方案

5.1 变压器保护配置实施方案

本项目主要建设一台主变压器，主要采用主备保护方式实现对变压器配置的保护。变压器保护直接采样，通过GOOSE网络接收故障保护跳闸命令。该配置采用非电保护与本体智能终端集成设计模式。当所有设备就位后，安装在变压器上的智能控制柜将立即在终端通过电缆跳闸进行控制，最终将采集到的信息及时有效地传输到计算机系统，以便操作人员进行有效控制。

5.2 线路保护配置方案

5.2.1 220kV母线保护。220kV母线保护的原则是通过远景规模配置实现双重化的微机型母线差动保护[2]。要使母线保护的双重化得以顺利实施，施工人员要注意对各条线路以及母联等部件都应进行双重化配置合并单元智能终端一体化。失灵启动以及主变保护装置等都采用GOOSE进行传输，并且在传输中各系统互不干涉。

5.2.2 220kV线路保护的配置方法。这一期工程中，线路保护装置必须配备相应的测控功效装置，每回线路上要安装两套保护和控制装置[3]。一系列的设备，如安装在线路和母线上的互感器，最终获得所需的电流电压。每条线路的间隔区可以用网跳方式实现智能设备与保护器之间的转换。主要通过两组独立的 GOOSE来实现跨间隔信息的传输。

5.2.3 220kV母线分段保护方式。220 kV母线配有一套相互独立的母线差动保护装置，可装在继电保护室内。最后，所需的电流和电压是通过一系列设备，如安装在线路和母线上的互感器来获得的。将网跳式智能变换器应用于各线路的间隔区域，实现智能变换器与保护装置的转换。信息之间的相互传递主要通过两组独立的GOOSE来实现。

5.2.4 110kV线路保护。本工程110 kV出现8回，每次出线施工人员应对每条线路配有保护测控装置，并将其安装在继电保护室内，以备不时之需。综合配置的线路合并智能终端则设于GIS线路汇控柜内。八回路中有两回路较短，因此一方面需要利用光纤纵差对两回路较短的设备进行实时保护，另一方面需要对其安装一定的测控装置，剩下的六回路则需要安装微型计算机保护。

5.2.5 110kV母线保护。变送器终端采用了一次组装、分段双母线连接方式。由于该位置的特殊性，因此在110kV母线区域应单独配置一微型机母差保护装置。采用直通网跳方式实现母线保护和各线路等的合并。

6 结束语

作为智能变电站的主要组成部分，继电器在保证变电站稳定运行方面起着重要作用，利用继电器可以检测电力系统中可能发生的异常和故障，发出报警信号，对故障进行排除和隔离。采用上述方案配置继电保护设备，已基本实现了无人值守的操作目的，大大减少了操作人员的管理工作量，大大提高了管理效率，一旦出现故障，可在短时间内排除，为电站的智能化管理奠定了坚实的技术基础。