智能变电站继电保护技术探究

智能变电站继电保护技术探究

刘亚娜

中冶东方工程技术有限公司山东青岛266555

摘要：根据国家智能电网“十二五”规划，我国智能变电站已经有了广阔的发展，在智能电网、智能变电站的建设背景下，继电保护技术也经历了一场深刻的变革。为更好的提升智能变电站在实际应用过程中的经济效益及安全效益，如何提升智能变电站继电保护技术，成为智能变电站发展研究的重要内容，确保继电保护技术的合理有助于电力系统稳定运行，充分发挥智能变电站的积极作用。

关键词：智能电网；智能变电站；继电保护

1智能电网

智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过对先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和保护用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

目前，我国要建成世界一流的坚强智能电网。“坚强”是指电网布局结构合理、运行安全，具有强大的资源灵活分配的能力和防范所以风险的能力。“智能”是指电网具有更灵活的运行、自动化水平和自适应能力更强。可以说坚强是智能电网的基础，而智能是坚强电网发挥作用的关键，两者具有相辅相成、有机统一的作用。坚强智能电网包括了发电、输电、变电、配电、用电、调度等电力系统的所有环节，是一个完整的电力系统，涵盖了所有电压等级。

2智能变电站

智能变电站是采用可靠、经济、集成、节能、环保的设备与设计，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、系统功能集成化、结构设计紧凑化、高压设备智能化和运行状态可视化等为基本要求，能够支持电网实时在线分析和控制决策，进而提高整个电网运行可靠性及经济性的变电站。

智能变电站是智能电网的六大基础环节之一，是电网基础运行数据的采集源头和命令执行单元，是智能电网建设的重要节点之一，是智能电网的坚强支撑。

3继电保护技术发展

随着变电站自动化技术的发展，大量的数字技术被集成，继电保护装置也向数字化方向发展，将电网通信系统的信号传输通道与数字传感器装置相结合，有效地减少原有传感器的测量误差问题，提高了系统的稳定性。

继电保护技术的发展经历了机电型、整流型、晶体管型、集成电路型和微机型五个阶段，现阶段继电保护装置均为微机型。我国的微机型保护也发展了几代，从第一代的单CPU结构到多CPU结构、再到以DSP为核心的微机保护以及到新一代的数字化保护等。

4智能变电站的继电保护技术

智能变电站按照IEC61850标准将变电站一、二次系统设备按照功能划分为三层，即过程层、间隔层和站控层；比传统变电站多出过程层设备。过程层设备包括一次设备及其所属的智能组件等。间隔层设备包括保护测控装置等二次设备。站控层设备包括监控主机、远动通讯系统、对时系统等设备。

智能变电站继电保护的电压电流可通过传统或电子式互感器采集，合跳闸命令及联锁信号可通过电缆连接或通过GOOSE网光纤传输；所以现阶段的智能变电站继电保护既包括数字化保护，也包括采用IEC61850站控层接口标准的传统微机保护，特点在于智能变电站继电保护的保护装置与自动化系统接口采用了MMS通信协议。

4.1数据信息采集

传统继电保护系统中所使用的互感装置主要为电磁互感式，通过电缆直接接入常规的二次侧电流和电压，其实际传输及调节需要进行进一步的升级与优化。当前智能变电站系统则多采用电子式互感装置，采样方式为经过通信接口接收互感器合并单元送来的采样值数字量，该装置在原有基础上提升了频带宽度及响应速度；改变了继电保护装置中的数据传输方式，由现代二次信息网络传输方式代替了原有电缆连接方式。

4.2二次回路及跳闸

电子式互感器及合并单元、智能终端的应用从整体上促进了变电站二次回路的光纤化、数字化、网络化、智能化。保护装置之间的闭锁或启动信号、断路器的跳合闸均通过光纤接口接入智能终端，经过GOOSE网络交换机实现。该方式没有常规变电站接线回路复杂、抗干扰能力差的缺点，还通过网络通信方式实现了数据共享、硬件资源共享。

4.3装置构成

根据《智能变电站继电保护技术规范》要求，保护装置宜独立分散、就地安装。当前110kV及220kV智能变电站的继电保护装置仍为组屏式安装，布置在继电器室内；合并单元和智能终端则为就地安装，一般安装在就地的智能控制柜内，柜内具有温湿度环境调节功能，保证二次设备的稳定运行。

4.4110kV及220kV智能变电站主要继电保护配置

110kV的继电保护与之相关的设备、网络一般按照单套完整保护进行配置（主变除外，一般按照双套完整保护进行配置）。220kV的继电保护与之相关的设备、网络应按照双重化原则进行配置。

4.4.1线路保护

110kV线路的保护，配置单套完整的主、后备保护的线路保护装置，合并单元、智能终端采用单套配置。220kV线路的保护，配置两套完整的主、后备保护的线路保护装置，合并单元、智能终端采用双套配置；根据有关系统工作频率过电压的一些要求，线路保护包含过电压保护及远跳保护；远跳命令是利用过电压保护来实现的，不需要断路器闭合情况就能够实现控制对线路间隔保护。

4.4.2主变保护

110kV及220kV变压器的保护一般按双重化配置，每套含有完整的主、后备保护装置，合并单元、智能终端均采用双套配置；变压器保护直接采样，直接跳各侧断路器，通过GOOSE网络来对断路器失灵启动、解复压闭锁、启动变压器保护联跳各侧及变压器保护跳母联、分段开关等信号进行传输。

4.4.3母线保护

110kV母线的保护，配置单套完整的主、后备保护的线路保护装置，合并单元、智能终端采用单套配置。220kV母线的保护，配置两套完整的主、后备保护装置，合并单元、智能终端均采用双套配置；母线保护直接采样，直接跳闸，母线保护与其他保护之间的联锁信号等通过GOOSE网络传输。

3.5小结

智能变电站的继电保护技术特点体现在以下几方面：第一，网络化的数据交换有效改善了传统继电保护装置中的采集及计算问题，从根本上提升了继电保护装置中的灵活性；第二，提升了原有继电保护系统中的功能性，使二次回路具有监测控制的性能；第三，继电保护时，其能够在很大程度上实现对数据的保护，从而能够实现以保护装置为核心的电力系统运行模式；第四，有效改善了过程层的统一采样及数据整合期间存在的弊端。

5结论

智能变电站是智能电网建设的重要组成部分。继电保护技术是智能变电站的核心技术，对智能变电站的安全稳定运行起着至关重要的作用。

现阶段来看数字化保护与传统的微机保护相比，在保护原理、软件算法、核心硬件方面等基本相同，仅是数据采集和网络通讯有了全新的实现方式；继电保护智能整定和在线校核等新技术还需进一步的研究。

参考文献：

[1]曹团结黄国方编著.《智能变电站继电保护技术与应用》.中国电力出版社

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[4]李永芬.智能变电站继电保护可靠性探究[J].世界有色金属,2018(01):276-277.