智能变电站继电保护安全策略分析

宁夏送变电工程有限公司 安旭龙 朱俊宁 解皓麟

智能变电站作为电网运行的核心之一，其对于电网运行的安全性和稳定性有着较大影响。从目前来看，我国在智能变电站建设中，关注的重点一般都是放在新标准和新设备的使用上，缺乏对变电站运维检修模式的研究。对于智能变电站而言，在实施运行维护工作时，要求继电保护必须具备极高的安全性和可靠性，而传统的继电保护安全措施已经无法满足变电站的需求，做好安全措施的优化和创新非常必要。

1 智能变电站的优点

智能变电站中采用了智能化技术、计算机技术和数字化控制技术等，实现对变电站运行数据的自动采集和传输，实现了变电站运行控制的智能化，提高了控制的精度。智能变电站可以将信息和数据很好地融入变电管理中，以智能化的技术设备作为支撑，在提高变电设备控制水平的同时，可以减少变电站运行中引发的环境污染等问题[1]。智能变电站的结构如图1所示。

图1 智能变电站结构

相比较传统变电站，智能变电站的优点体现在以下三个方面。

第一，工作效率更高。智能变电站通过智能化设备来替代人工作业，在显著提升运维效率的同时，避免了人力资源不合理配置引发的资源浪费问题。在智能变电站在实际运行中，可以利用数字化控制系统，实现设备的定期巡检，找出设备中存在的故障和问题，并且自行修复简单故障，不需要安排人员进行设备检修。

第二，信息参数更优。在传统变电站中，为了保障二次设备运行的可靠性[2]，经常会设置数量众多的电缆，要求空触点稳定运行，通过模拟信号实现不同设备之间的信息交互。但是这种信息交互的方式不仅存在一定滞后性，而且容易出现信息紊乱的情况。智能变电站将常规的一次设备替换为智能设备，以光缆替代了电缆，实现了信息的快速传递与共享。

第三，变电站安全性更高。传统变电站中，无论是远动装置还是其他保护装置，想要实现稳定运行，都需要集成电路及小型电磁模式的参与，变电站自动化系统欠缺相应的自检功能，无法对设备的运行情况进行有效监测。智能变电站借助在线监测技术，可以对设备的运行状态进行实时监测，及时发现设备存在的异常，做好计划检修，对异常进行排除，因此有着更高的安全性和可靠性。

2 智能变电站继电保护安全策略

某110kV 智能变电站在实际运行中，运行维护工作存在一定问题，第一，继电保护系统的功能较为丰富，可以对设备的故障状态进行监测，但是在实践中，容易受到信号干扰及不确定因素等的影响，导致在线检测结果精准性不高，影响设备故障的检修效果。第二，设备检修时效性较差，很多时候都是在故障发生之后进行检修作业，这样就无法避免故障带来的损失。110kV 智能变电站的运行环境特殊，其在实际运行中，对继电保护系统有着较强的依赖性，如果没有落实好继电保护系统的检修维护，则可能给变电站运行埋下安全隐患。对此，相关技术人员需要对照变电站的实际情况，确定好相应的机电保护安全策略。

2.1 做好继电保护整定

继电保护整定计算是确保变电站继电保护安全性的关键所在，对于该智能变电站而言，在继电保护整定计算中，采用的是距离保护整定计算的方式，相应的计算公式如下。

相对距离保护整定计算。动作时间设置公式：

其中，T为距离保护动作时间，单位s；K表示校正系数，一般取值0.8～1.2；L表示距离，单位km；V指系统电压，单位kV；F表示负载阻抗因数，数值0.3～1.2。

保护动作值设置公式：

其中，Z表示距离保护动作值，单位Ω；K1、K2和K3均为校正系数，需要对照变电站系统的相关参数来确定；e表示自然对数的底数。

绝对距离保护整定计算。动作时间设置公式：

其中，T表示距离保护动作时间，单位s；K表示校正系数，一般取值0.8～1.2；L表示距离，单位km；V指系统电压，单位kV。

绝对距离保护动作值设置公式与相对距离保护动作设置公式相同，不再赘述。

2.2 优化母线保护组网

110kV 智能变电站保护系统中，原本采用的是母线保护组网方案，是利用相应的母线保护装置，对智能终端发送的数据信息进行采集，然后落实继电保护目标。但是因为技术方面的影响，该方案在实际应用中，会影响母差保护装置的真实容量，导致其无法发挥出预期作用。对此，电力技术人员应该结合技术的发展情况，探索出有效地改善和优化方案，提升母线保护组网的实施效果。同时，电力技术人员还应该对照变电站运行中存在的实际问题，设置环形网络组网保护，以更好地提升继电保护系统的安全性[3]。

2.3 落实二次回路操作

对比传统变电站，智能变电站继电保护安全措施在操作监护、防触电等方面差别较小，主要的差别体现在二次回路操作方面，因为智能变电站的二次系统架构发生了较大变化。

2.3.1 线路保护装置检查

在针对线路保护装置进行常规检查时，必须等待一次设备断电，先将母差保护装置中存在的该间隔SV 接收软压板及GOOSE 接收软压板退出，前者的主要目的是确保在实施差流计算时加入该间隔电流，这样会导致合并单元电流模拟量的计算出现差流的不平衡，最终可能引发母差误动的问题。后者则是为了避免技术人员在实施线路保护装置逻辑校验时，错误启动失灵保护。以线路保护中的限时电流速断保护为例，如图2所示。

图2 限时电流速断保护

2.3.2 母差保护装置检查

在检查母差保护装置时，一次设备通常会处于正常运行状态，从保障安全的角度，必须确定好检查的顺序，以免引发保护误动。一是投入“投检修态”硬压板；二是退出差动保护、失灵保护软压板；三是依照直跳—组网—直采的顺序，依次去除保护装置尾纤。技术人员在实施母差保护逻辑校验工作时，必须借助相应的试验仪器，将电流信号、电压信号和开关量信号等传输给母差保护装置，考虑到无法实施带开关整组试验，只能通过试验仪来对母差保护的直跳开出量信号进行采集，因此必须将装置的尾纤拔出。母差保护的原理如图3所示。

图3 母差保护

2.3.3 主变保护装置检查

在对主变保护装置进行常规检查时，需要和线路保护装置一样，将一次设备断电，退出主保护装置中存在的该间隔SV 接收软压板及GOOSE 接收软压板。之后，将主变间隔中所有智能化设备的“投检修态”硬压板投入。对于110kV 智能变电站，除去主变三侧断路器，高中低三侧，同样可能存在母联断路器，主变保护装置需要借助GOOSE 网络来控制部分断路器，可能引发误跳。对此，应该将装置组网尾纤拔掉，将保护装置与网络断开，以此来规避运行设备误跳的情况[4]。

2.4 设置自动报警功能

智能变电站运行中，想要提升继电保护的安全性，可以在变电站运行系统中，设置自动报警功能。当变电站运行中出现异常或者故障时，系统会自动向工作人员发出报警信息，同时调动继电保护装置动作，实现对变电站当前电力数据的快速整理和保存，找出异常的具体位置，收集异常信息并进行分析，得到初步的故障诊断结果。在确认故障后，继电保护装置会控制故障区域断路器跳开，以保障系统整体的安全性。通过设置自动报警装置的方式，能够显著提高智能变电站中各类故障的诊断效率，有效减少故障对于电力系统的影响，对于维护智能变电站的稳定安全运行有着良好作用。

2.5 做好装置质量检验

在对变电站继电保护装置进行采购、安装，以及检测时，技术人员需要对照装置的具体情况，选择科学的质量检验方法，以切实保障装置的质量。具体来讲，第一，应做好对继电保护装置覆盖选择性、灵敏性以及安全性等的检查，要求装置能够具备良好的运行可靠性。第二，在完成继电保护装置安装后，需要检查安装质量，调试完成后，也需要检验其性能。第三，应通过有效的运行维护，降低继电保护装置运行环节的故障率，避免装置在运行中出现停摆的情况。若因为故障检修等原因，对装置保护定值进行了更新，则需要再次做好质量检验[5]。

3 结语

总而言之，在智能变电站运行中，继电保护发挥着不容忽视的作用，电力技术人员必须高度重视继电保护安全管理工作，进一步细化对于变电站运行中各个环节的安全管理，做好系统的安全检查，将可能存在的安全隐患彻底消除，以此来切实实现智能变电站继电保护装置安全性的提高，为电力系统的稳定可靠运行提供良好支撑。