智能变电站继电保护的运行和维护技术研究

宋盛

【摘要】伴随着社会经济的高速发展，我国的智能电网建设步伐也不断加快，我国已经迈入智能电网全面建设时期。智能变电站作为智能电网的重要组成部分，其继电保护的运行与维护技术是保证智能电网安全、稳定运行的关键。当前我国智能变电站继电保护的运行和维护还处于摸索阶段，如何改进继电保护的系统维护技术已成为智能电网建设中亟待解决的问题。本文主要介绍了智能变电站的主要结构及继电保护的技术要点，重点研究了智能变电站正常运行时及异常情况下的系统维护，以期为智能变电站继电保护的运行与维护技术的发展提供理论指导，进一步推动智能电网的快速发展。

【关键词】智能变电站；继电保护；运行与维护

引言

智能电网的发展推动我国继电保护技术发展进入了一个新的阶段，智能变电站是对电网发展理念的全面革新，给继电保护的原理、运行、维护等多个领域带来了新的思路。在智能变电站中，继电保护设备对安全性、可靠性、速动性的要求最高，因此，有必要深入研究智能变电站继电保护的运行和维护技术，推动我国电网建设深入发展。

一、智能变电站继电保护技术要点分析

智能变电站是智能电网发展的主要节点，它基于高速网络通信技术，以变电站的一次设备和二次设备为对象，通过数字化信息实现站内外的信息共享和互操作。智能变电站具有三个关键特征，为：数字化的一次设备、全数字化的二次设备、全站统一的通信标准平台。智能变电站通过引入先进的电子设备及网络通讯系统，实现了变电站的数字化、信息化、网络化管理，完善了自身的的信息测量、控制以及保护、检测等功能，提高了电网运行的安全性及稳定性。智能变电站对运行方式、设备管理模式以及信息保障体系都有了更高的要求，在运行方式方面降低人工操作的工作量，智能变电站的常规运行与维护都由智能设备来完成；在设备管理模式方面逐渐上升到变电站综合管理的层次，极大得提高了管理效率；而在信息保障体系方面则明显提高了對信息及网络的依赖性，这就需要更为科学的信息保障体系提供信息支持。

1.1智能变电站的主要结构

下图1为智能变电站典型的“三层两网”结构：

1.1.1过程层：如上图1所示，过程层主要包括各类电子式电流互感器（ECT）、电压互感器（EVT）、智能断路器和开关设备、合并单元和智能终端，主要用来完成对全站保护设备的保护和测控信息采集，并将之经合并单元处理后，成为全数字信号上送过程层网络。

1.1.2站控层：站控层是智能变电站的最抽象和最高级别的管理层，也是智能变电站的控制中枢，通过电力通信、系统对时、站域控制等功能，实现全站保护和控制设备的状态采集和信息交换，对采集到的保护信息进行逻辑判断，并输出相应的跳闸、闭锁等控制逻辑。

1.1.3间隔层：间隔层是过程层和站控层之间的过渡层，主要是指各类二次设备，包括继电保护装置、安全自动装置、各类监控和测量仪表等，对智能变电站中继电保护的运行和维护技术的研究，就是在间隔层展开。间隔层实现了过程层与站控层的联系，从而保证了一个间隔的数据可以作用于该间隔一次设备的功能。

1.2智能变电站继电保护的技术要点

与传统变电站相比，智能变电站更加依赖于信息和网络，在继电保护构成形态、运行模式、传输方式、设备建模等方面，都具有较大区别，智能变电站继电保护的技术要点主要体现在以下几个方面：

1.2.1智能变电站的继电保护构成形态和运行模式发生了很大变化

智能变电站基于全光纤通信实现继电保护的模拟量、开关量采集，能够更加智能化、自动化的实现对保护的量值采集和逻辑判断，继电保护的构成形态和运行模式发生了很大变化，例如，电子式电流互感器的采用，解决了传统互感器存在的饱和问题，差动保护的判据中，不再需要进行互感器饱和的判断。因此，智能变电站的继电保护在维护内容、运行方式等方面都与传统变电站有所区别，需要建立新型运行和维护标准。

1.2.2二次信息的网络化传输使得继电保护二次回路可以监测，使得继电保护设备状态检修成为可能。

状态检修技术在电力系统内部提出已久，然而并未获得大规模应用，智能变电站出现后，包括继电保护装置在内的二次设备实现了网络化传输，二次设备的状态能够以全数字的方式采集和传输，通过合并单元采集模拟量，通过智能终端采集开关量，从而实现对二次回路信息的全采集和全监测，这使得智能变电站中状态检修成为可能。

1.2.3实现了基于IEC61850的统一建模。

如上文所述，传统变电站中，变电站设备的接入需要通过大量的二次接线进行，而智能变电站下，全站统一的IEC61850标准是重要技术特征之一，基于IEC61850标准完成对全站设备的统一建模，实现设备的互操作性，将大量的二次接线转化为系统的模型文件配置，通过单独的SCD和CID文件进行对应。当变电站的工作和运行状态出现变化，需要更新相应的文件与之对应。

二、智能变电站运行维护技术研究

目前，智能变电站试点工程不断出现和建设，近三年来兴建的变电站几乎均为智能变电站。但与此同时，智能变电站作为新兴事物，在相关标准的完善、对技术规范的理解等方面，还存在一定的差异性。例如，目前业界对IEC61850的理解，就存在差异性以及扩展定义的不规范性，有些细节还存在争议，这给智能变电站的运行和维护也带来一定挑战。

结合上文分析可见，智能变电站的更大规模推广尚需要解决一些现实问题，因此，有必要以智能变电站继电保护的运行和维护技术为切入点，对智能变电站技术进行深入研究。现将智能变电站的运行和维护技术总结如下：

2.1正常运行时的系统维护

安全稳定运行时智能变电站日常运行的目标，而在未出现突发事故的情况下，智能变电站的日常运行主要是以日常检修与维护为主要工作。检修与维护的对象包括变电站内新增设备的运行情况，原有设备的巡视与检修，及时发现设备故障并排除安全隐患。