智能变电站继电保护配置分析

柏坚

摘 要：继电保护器是变电站的重要部件，尤其是智能变电站，其是智能电网不可缺少的部分。文章对智能变电站继电保护配置展开分析，首先主要基于灵敏性、可靠性、快速性以及选择性四大特性对继电保护配置进行简单介绍，然后阐述了智能继电保护配置中的过程层继电保护以及变电站继电保护两个方面，最后进行了总结。

关键词：智能变电站；继电保护配置

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）17-0106-02

1 概 述

目前，电网建设发展日趋迅猛，智能变电站的推广及应用范围越来越广，尤其智能变电站继电保护配置有关技术。基于传统变电站继电保护配置及相关技术的发展，智能变电站继电保护配置有效运用自动化信息技术，对变电站的继电保护达到智能化目的。

在智能电网系统中，智能变电站继电保护配置使用时，首先应该综合考虑智能变电站继电保护配置的可靠性、选择性、灵敏性以及快速性；基于此，智能变电站继电保护的配置主要分为两类，即智能变电站过程层继电保护以及变电站层继电保护。

2 智能变电站继电保护配置概述

2.1 继电保护配置的基本组成

继电保护配置主要由软件与硬件两部分构成，其中软件部分即计算机程序，其可根据保护原理及功能的要求来控制硬件，可执行的操作主要包括数据采集、数字运算及逻辑判断、外部信息交换，以及执行动作指令等；而硬件部分主要包括数字及模拟电子电路，硬件主要用来建立平台，以此来联系微机保护外部系统的电气，以及支持软件的运行[1]，继电保护的硬件配置主要有以下几个部分，即数字核心部件、模拟量输入接口部件、开关量输入接口部件、外部通信接口部件以及人机对话接口部件。

2.2 智能变电站继电保护配置

通常情况下，在电网系统中，主要依据智能变电站继电保护配置层的不同，来分析继电保护配置，主要有过程层继电保护和变电站层继电保护两种。

智能变电站过程层继电保护配置是对一次设备展开独立主保护的配置，在进行继电保护时，以智能变电站过程层的一次设备状况为依据，过程层继电保护配置可分成两类：

在电网系统中，若智能变电站过程层一次设备自身即智能化设备的保护装置，此时，变电站的一次设备保护配置的安装位置是智能变电站设备内部[2]；

若老设备经过改造而形成了变电站的一次设备，此时，一次设备自身不再是保护装置，需要主保护配置，并将主保护配置、合并器以及测控等功能的设备安装于一次设备附近，以方便智能变电站设备的平稳运行以及后期维护。

3 过程层继电保护

过程层继电保护配置的首要功能是通过快速跳闸，实现对一次设备的主保护，其中包括母线差动保护及线路纵联保护等；而变电站层的集中式保护配置的主要功能是后备保护功能。如此一来，便于简化过程层的保护设计，而将主保护功能作为重点，而后备保护功能能够将配置简单化，甚至可以取消，进而实现了配置硬件设计的简单化[3]；此外，通常，主保护的定值整定较为固定，不受电力系统运行方式的影響。

然而，基于独立保护的限制影响，一次设备与继电保护配置集成后，针对一个开关，若母线保护与线路保护同时进行，必须在硬件上分离，需各自相互独立，可设计的模件形式应具有单独功能。

过程层继电保护配置主要有以下具体保护：线路保护、电抗器保护、变压器保护、母线保护等。其中，过程层的线路保护配置在进行主保护时，主要通过纵联距离或纵联差动来实现，在集中式保护配置内安放后备保护。

主接线采用单断路器方式时，线路保护配置在完成纵联保护功能过程中，主要借助对侧线路保护配置通信以及主保护的光纤通信口；变压器保护使用分布式配置，进而对过程层进行差动保护，后备保护的配置则使用集中式。

独立安装非电量保护，借助电缆直接使断路器跳闸，此外，借助光缆将跳闸指令输入GOOSE与采样的同一网络中；电抗器保护与变压器保护完全相同；对于变电站中的母线保护配置，设计采用分布式，各个间隔中的保护配置独立实现母线保护，若出现故障，只将本间隔的断路器跳闸，集中保护实现失灵保护功能。

4 变电站层继电保护

变电站层继电保护配置主要包括全站所有电压等级集中配置及集中式后备保护，从而实现后备保护功能。

其中集中式后备保护是双重化配置，其有效运用在线实时自整定以及自适应技术，此外，还拥有广域保护的接口，从而不仅具有后备保护功能，而且还具有广域保护功能[4]。

后备保护系统不仅能对本变电站进行保护，而且还能保护相邻变电站，即：一方面，对于本变电站的元件，具有近后备及开关失灵保护作用；另一方面，对于相邻变电站的元件，也能起到远后备保护作用。

故，所有变电站的保护范围均有两部分组成，其一为近后备保护范围，主要有该变电站内的直接出线以及所有的母线；其二为远后备保护范围，主要有连接对端母线的所有线路和直接出线的对端母线。

后备保护系统是独立的，其对本变电站、相邻变电站的有关信息分别进行采集、接收，其中本变电站信息有元件的电流与电压信息、主保护动作信号与断路器状态信息；而相邻变电站的信息有元件的故障方向信息、主保护动作信号与断路器状态信息。后备保护系统以实时信息为依据，对远后备范围中元件的故障进行独立判断，同时制定最优的跳闸措施。

此外，后备保护系统能够与离线定值整定算法相结合，按照不同的运行方法可以提前制定几套定值整定方案，依据实际的电网参数，站内集中保护配置能够确保在系统处于某种运行方式后，保护能够对应地切换至提前设定好的某一定值范围，进而实现保护动作性能的优化作用。

与此同时，变电站层继电保护配置还能够与备用自投配置、低压/低频减载以及过负荷联切等自动配置进行集成。

5 结 语

智能变电站继电保护配置是否可靠、安全地运行，将对智能变电站的运行产生非常重要的影响，直接关系到智能变电站运行的可靠性及安全性。

因此，智能变电站继电保护配置是当今电网行业关注的焦点，也是学者们研究的重点，加强对智能变电站继电保护配置的分析，不仅有利于科学、合理制定智能变电站继电保护配置方案，而且能有效保证智能变电站的安全、平稳地运行，进而有利于促进我国电力行业的进一步发展。

参考文献：

[1] 王同文，谢民，孙月琴，等.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].电力 系统保护与控制，2015，（6）.

[2] 洪鸣.基于智能变电站的继电保护分析[J].中国电业（技术版），2013，（9）.

[3] 张婷，王志刚.500kV智能变电站继电保护配置设计方案分析[J].内蒙 古电力技术，2013，（5）.

[4] 杨锐.智能变电站中继电保护配置现状及分析[J].河南科技，2014，（10）.