智能变电站技术及其对继电保护的影响刍议

钟小和

国网四川明珠集团有限责任公司

随着经济的不断发展，作为智能电网的重要组成组分，智能变电站技术得到了快速发展，获得了广阔的发展空间。智能变电站作为智能电网发展的重点，对于电网继电保护的发展产生了重要影响。

一、智能变电站概念内涵

智能变电站由智能电网派生而来，是智能电网建设的核心环节。根据智能变电站建设的纲领性技术指导文件《智能变电站技术导则》的定义，可以了解智能变电站是一种多功能的变电站，可以实现信息的自动化采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能和电网的自动化控制、在线分析决策、协同互动和智能调节等高级功能，在运行过程中需要采用先进、低碳环保、可靠、集成的智能设备，要求变电站实现信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化等特征。智能变电站相对于传统变电站，具有低碳环保、可靠性高和交互性好的优点。

图1 智能变电站系统结构示意图

二、智能变电站技术特点

1、智能变电站体系结构

智能变电站系统主要分为3层：站控层、间隔层和过程层。

站控层主要以工作站的形式实现设备功能的检测或监控，功能比较集中，可以通过嵌入式装置实现，也可以通过一台或多台计算机实现。

间隔层。间隔层设备多是由各个装置组成，主要有测控装置、继电保护装置等，实现与各个地方的输入及输出、智能传感和通信控制。

过程层。过程层主要由电子互感设备和智能一次设备构成，通过在线监测，完成变电站的电能分配、测量、控制等功能。

智能变电站中站控层、间隔层、过程层与两两层之间的站控层网络、过程层网络共同实现了“三层两网”的架构。对于继电保护来说，站控层网络主要用于传送修改、录波文件等，过程层网络主要用于开关状态、跳闸等信号的传输，考验着传输的可靠性与实时性。

2、智能一次设备

电网的基本单元是高压设备，高压设备智能化是区别传统电网的标志，成为智能电网的主要组成部分。智能设备的核心任务是，通过利用传感器监控设备的运行状况，实现电网设备的自动化和可控性。根据相关规定，可以对智能一次设备进行功能一体化设计。

3、智能设备与顺序控制

为了实现区域监控中心站管理模式和无人值班的要求，对智能化的高压设备选用顺序控制，安全校核来自当地后台、调度中心的指令，自动完成设备控制，同时设备控制符合相关运行方式改变的要求。实现设备故障时的急停功能及通过图像界面进行远程操作的要求。

4、保护功能组织形态模块化

传统变电站的继电保护组织形态主要以装置为中心，无法很好的实现跨间隔专业信息的共享，而智能变电站的继电保护主要采用模块化的形式，使继电保护的运行不再依赖于装置，而是根据保护的需求和网络性能实现“集中”或“分散”的继电保护形式。

5、网络同步对时系统

智能变电站具有高精度全网统一的网络同步对时系统。在智能变电站网络化运行的条件下，传统变电站继电保护所采用的IRIG—B码、光纤方式的同步对时因为需要专门的传输通道，与智能变电站的信息共享网络化发展相悖，同时由于IRIG—B码可靠性不足等原因，已不能满足继电保护的需求。

三、智能变电站技术对继电保护的影响

1、数据信息与保护原理影响

（1）继电保护元数据变化比较大。传统变电站主要采用电磁互感器，对继电保护来说需要评估与优化一些算法与整定原则。而智能变电站选用电子互感器，可以带来数据的延迟与同步，需要深入评估继电保护，因而对其产生新算法和新原理。[1]

（2）在ICE61850标准下，使继电保护在数据处理和利用方法方面发生较大改变，实施二次信息的统一建模。随着ICE61850的运用，可以实现由存储大量信息数据，动态迁移组态而产生的新的保护原理和保护组态。

（3）改变继电保护的数据传输方法。由传统变电站的二次电缆连接，改变为智能变电站的信息网络传输，使得信息传输方法发生改变，跨间隔保护更简便灵活。

2、继电保护的实现机制、调试及维护方面的积极影响

（1）继电保护的实现机制方面。智能变电站技术的使用，改变了原有的采样、计算与出口一体化的方式，不再绑定装置、数据信息及保护对象，实现数据动态的调用。同时，改善二次回路的测控问题，有效的实现了数据信息的共享。

（2）继电保护的调试及维护方面。智能变电站技术的运用，改变了继电保护的保护形态与运行模式，继电保护中二次回路检测问题的实现，使继电保护设备的状态也可以实现检修与维护。同时，智能变电站需要业主、设计院、设备供应商和调试单位共同进行智能变电站的设计、维护及调试工作，在电网运行中容易对设备供应商和调试单位产生依赖，限制了智能变电站的发展。[2]

3、智能变电站技术对继电保护架构体系的影响

智能变电站技术架构体系中，过程层网络是结合ICE61850标准设计的新的网络，改变了传统变电站二次回路不可测控的瓶颈，使继电保护的可靠性大大增强。同时，智能变电站改变了传统变电站各二级系统间数据采集环节冗余的缺陷，采用统一数据的采集方法，即保证了数据元的统一，也将二次专业壁垒打破，实现了以继电保护为核心的二次专业结构体系与新机制。

智能变电站是智能电网的主要组成部分、核心环节，因此，需要对智能变电站技术条件下的继电保护进行新组织模式和架构体系的探索与研究，促进继电保护的稳定性发展，确保继电保护技术朝着科学性、正确性方向发展。

[1]国家电网公司.智能变电站技术导则[M].中国标准出版社，2014.

[2]张小俊.陈艳.浅谈智能变电站技术及其对继电保护的影响[J].通讯世界，2013(11)：187-188.