110kV变电站继电保护及自动化系统设计探析

肖奕飞

摘要：110kV变电站作为当前我国电力系统建设的重要基础，其本身承担着电力资源输、配、变、调等重要任务，是保证社会产业中电力资源使用稳定的重要基础。而继电保护就是110kV变电站的重要保护结构，在自动化技术发展背景下，加强110kV变电站继电保护自动化系统设计是推动电力产业发展的重要基础。本文对110kV变电站的基本结构展开概述，对110kV变电站继电保护的主要内容加以分析，提出110kV变电站继电保护自动化系统设计具体措施，以推动电力产业发展。

关键词：110kV变电站;继电保护;自动化系统;设计

在我国电力系统建设的变电站建设发展中，110kV变电站是常见的变电站类型，对于我国社会发展以及国民生活中电力资源的使用有着重要意义。而继电保护作为110kV变电站建设的重要结构组成部分，是110kV变电站的安全保障结构，结合现代自动化技术发展，实现110kV变电站继电保护自动化系统的设计，就能够进一步提升继电保护装置对110kV变电站的保护效果，保证110kV变电站的安全运行。

一、110kV变电站概述

变电站是电力系统建设的核心，其主要任务就是对电网中电力资源的电压和电流进行变换，接收电能并对电能进行分配的电力系统场所。而110kV变电站则是当前我国电力系统变电站建设中主变系统变压器的常见类型，是国民用电的基础报账。一般情况下，110kV變电站的结构布局形式主要都是以分层形式出现的，其具体结构形式如图一所示。在110kV变电站的结构布局中，包含有GPS通讯电路、人机对话窗口、数据采集系统、传输接口电路等等，以监控主机为核心，共同构建了110kV变电站。相较于传统集中式结构以及分布式结构的110kV变电站构成，这种分层式110kV变电站结构具有多方面优势：①处理速度更快。在变电站电力资源处理的实际过程中，分层式结构的110kV变电站是以面向对象为主要形式，具有着更高的处理速度。②拓展简便。分层式110kV变电站的电路结构是与光纤接通的，这种接通方式不仅能够为后续维护工作的开展带来便利，更有利于电路拓展，符合时代变电站建设发展的实际需求。③故障影响较小。分层式110kV变电站是以直流电压进行供电的，在某个环节发生故障时，不会导致其他装置受故障影响而无法工作。

二、110kV变电站继电保护的主要内容

继电保护是110kV变电站建设中的重要安全保障装置，当电力系统发生故障时，继电保护装置能够第一时间发出警报信号，并将故障位置隔离在系统外部，以避免因为某一环节故障问题而导致其他设备受损的情况发生。110kV变电站的继电保护装置更是涉及到了多方面的系统保护内容，具体如下：

第一，主变压器保护。主变压器是110kV变电站的核心设备结构，一旦主变压器故障问题的产生，就会导致变电站宕机而无法进行电力资源的输配。而110kV变电站中的继电保护装置主要是以差动保护的形式实现的，以变压器线路出口的差动电流对主变压器的故障状态进行判断，以保证主变压器运行的稳定性和安全性。同时，还能够哦谈过零序电流设置进行二次保护，进一步保证110kV变电站主变压器的运行安全。

第二，母联保护。110kV变电站继电保护的母联保护装置较为简单，是与合并电源以及智能终端进行直接联通，以此实现数据交互以及直接跳闸保护的作用。同时，在110kV变电站继电保护装置的母联保护中，还能够实现对智能终端设备、保护设备等进行同时保护，其方式就是通过GOOSE和SV网络实现信号的跨间隔传送[1]。按照相关规定标准110kV母联保护设置为单套，可以实现保护、检测的一体化，这对于新时期110kV变电站继电保护发展有着重要意义。

第三，线路保护。线路是110kV变电站运行以及电力资源输配的枢纽，一旦电力线路发生故障，就容易导致系统串联、短路等情况发生，对110kV变电站的电力设备安全产生严重威胁。因此，110kV变电站继电保护的重点内容之一就是线路保护。在110kV变电站继电保护装置的线路保护中，可以采用直接跳断路器。实际过程中，使用GOOSE网络开启断路器失灵、重合等性能，线路间隔内保护检测除了与GOOSE交互数据之外，其他都

采用点对点的方式进行连接，并且传输方式与合并单元和智能终端直接相连，保护检测装置和合并单元的信息输出的同时，还能够实现对系统的采样处理[2]。

三、110kV变电站继电保护自动化系统设计研究

随着我国自动化技术的逐渐发展，在电力系统建设中对于自动化技术的应用也愈加深入，尤其实在110kV变电站继电保护系统中，通过继电保护自动化系统设计，能够有效提升继电保护系统的故障保护作用，保证110kV变电站的设备安全，进一步提升110kV变电站电力资源输配的稳定性。110kV变电站继电保护自动化系统设计的主要内容包含以下方面：

第一，变压器主保护设计。在110kV变电站继电保护自动化系统设计

中，变压器主保护应采用纵联差动的保护方法，能够根据变压器流入电流及其向量对变压器的运行状态进行判断，以此实现对变压器的保护。而在实际设计中，需要电器参量信息为基础，即电流参量信息。而在变压器的磁路保护中，则需要电压参数，电压增大是，变压器的磁路中会产生的衰减状态的直流磁通，导致变压器的绕组中出现励磁涌流，引起纵联差动保护的误动作。因此，变压器主保护系统设计中，其接线结构需要如图二所示：

第二，变电站网络优化设计。传统百能电站的网络结构已经无法适应时代智能化电力系统建设发展的实际需求，在110kV变电站继电保护自动化系统设计中，对于变电站网络的优化设计也是其重要内容之一，以充分保证继电保护自动化系统的顺利实现。优化过后的变电站网络可以实现对变电站每个层次的不同程度的优化，从而提升设备的运作，保证信息的传送效率。不仅可以使得交换机的使用量减少，而且还有利于保障网络运行的可靠和安全性。在间隔层的设计上也应对网络进行优化，从而保障电网的高速运转[3]。

第三，变电站系统整合设计。在110kV变电站继电保护自动化系统设计中，整合设计具有重要意义，包含了几方面内容：①继电保护装置与检测系统的整合设计。实际过程中，要在变电站系统中将继电保护装置与检测装置进行整合，实现两者之间的互补，提升电力信息的传输速度。②打印装置整合。打印装置是影响设备调试效率的关键因素，通过对打印装置的整合，能够提升机电保护装置的运行效率和工作精确度。③计费系统整合。计费系统整合也是提升电力系统工作效率的重要方式，更能够强化变电站的管理能力，推动变电站建设发展。

结束语：

综上所述，110kV变电站继电保护自动化系统设计具有重要意义，能够保证变电站的系统运行安全和稳定。实际过程中，需要根据继电保护的具体内容，进行110kV变电站继电保护自动化系统设计的研究，以提升变电站系统运行安全，推动我国电力产业发展。

参考文献：

[1]崔晓，曾贵娥，熊宇.110kV变电站继电保护及自动化系统设计[J].冶金与材料，2019，v.39;No.150（05）：134+136.

[2]张振中.110kV变电站继电保护及自动化系统设计[J].机电工程技术，2019，048（005）：228-230.

[3]王哲强.110kV变电站智能化改造中二次设备运维关键技术研究[J].现代科学仪器，2019，000（004）：109-112.