简析智能变电站继电保护及自动化系统

黄良初

（全椒县明源电力服务有限公司，安徽 全椒 239500）

变电站智能化之后，其中的继电保护功能也得到优化与提升，通过对输电线路与主设备保护，实现变电站的正常和高效运行[1]。在继电保护当中，其保护装置可自动、实时监测电气系统的工作状态，可以对电气系统是否存在故障，进而是否切除故障设备在整个系统的连接等，作出相应的行动。由此，智能变电站可以更加安全、稳定和连续地为用户供电。关于智能变电站的继电保护，以下则主要从继电保护装置运行、保护方法和操作进行分析，并简要分析智能变电站的自动化系统构成。

1 智能变电站功能及智能化装置

智能变电站应用的是集成技术，结合光纤以太网可以实现全站范围内的数据交互。在其功能与智能化装置中，一次设备可以同上级监控设备、调度等交换信息并进行协同操作，变电站的一次设备智能化主要采用的是各类电子式交互感器、开关柜、变压器在线监测等技术实现的。在智能变电站当中，二次设备网络化则借助的是同步采样技术、大流量实时报文处理等的相关技术，由此实现信息采集、测量等的操作。就智能变电站的功能而言，主要涉及到继电保护、监测监视、操作控制、智能高级应用等的功能。其中继电保护功能重在满足智能变电站各个电压等级的保护功能配置，对变电站云新区与非运行区定值的本地、远方修改及校验等。

图1 智能变电站系统结构图

2 智能变电站的继电保护特点

在智能变电站中，继电保护依靠的保护装置主要是由三个部分构成，即测量比较、逻辑判定以及执行输出，进行自动保护时特点也非常突出，具体涉及到采样、跳闸的两大特点。

首先，在采样方式中，智能变电站通过接入MU（合并单元） 将信息和数据传输给保护装置，传输信息及数据的接口为SV 接口。继电保护装置的采样方式可以直采、网采，直采就是依据MU 传输来的数据进行保护装置与MU 经光纤直接通信，网采则是从SV 网络进行通信，但是一般数据量非常大，若是采用网采的方式，交换机必须达到较高的要求，为了确保采样可靠、快速，通常都是采取直采的方式[2]。

其次，智能变电站的跳闸方式中，由于应用的是智能终端，其继电保护装置则是经光纤接口达到跳闸或合闸，跳闸可直跳、网跳，前者是保护装置经光纤发出跳闸命令，后者则是经过GOOSE 网络发出跳闸命令。当GOOSE 发出这一指令，则首先从智能终端的运行状态检查开始，再检查其他保护的运行状态，最后检查光纤的情况。基于《智能变电站继电保护技术规范》，智能变电站继电保护跳闸方式采用的是直跳，该方式相比网跳优势更为明显。

在智能变电站的继电保护当中，涉及线路、变压器、母线以及高压并联电抗器保护等，不同保护之下可采取不同的方式，以变压器保护为例，其可采取直接采样、分布式保护等。分布式保护即由主单元与若干子单元组成，而子单元不跨电压等级，主单元可以安装于室内，子单元可以就地安装，若装置光纤以太网的接口太多且存在比较突出的发热问题，则可以采取这种方式实施保护。

图2 “直采直跳”保护

3 智能变电站继电保护的自动化系统分析

3.1 继电保护自动化系统

智能变电站自动化系统中，共包含过程层、间隔层以及站控层，继电保护系统和通信网络结构属于间隔层、站控层的部分。变电站运行时，继电保护需要依靠自动化系统实现保护功能。

首先，智能变电站通过变压器自动化设置实现继电保护，即需要对继电保护装置进行调试，确保电力输出、输入符合相应的标准，但由于变电站实际工作运行存在变化，为了做好电压的调控，通过变压器保护装置进行配电可达到相应的效果及目的。其次，继电保护的自动化系统中，线路保护配置可以结合多种方式如后备式、通信监视等发挥作用，一旦出现问题检修的效率也可得到保证[3]。此外，继电保护自动化系统的检测也是系统中的重要部分，其自动化检测流程涉及到动态链接库的相关参数及文件，在此基础上达到检测的输出，再通过执行装置处理变电站运行中的故障和问题，自动检测系统也可记录存储检测的情况，形成报告。

3.2 智能变电站继电保护操作及方法

智能变电站自动化系统中包含了继电保护装置，该装置可以自动、及时反映电力系统中各电气设备发生的故障或者工作状态异常情况，而后再通过断路器跳闸或发出报警信号，当运维人员接收到报警信号则立即进行处理。

具体以智能变电站的继电保护中跳闸处理方法为例，变电站智能化或数字化后，相比传统变电站，其对继电保护有一定的影响，即继电保护装置的跳闸路径比较长，要经过的硬件设备也会比较多，为了实现更加有效的继电保护跳闸，能够采取“直采直跳”的跳闸路径，在此路径之下，母线保护动作后，由母线保护的中央处理器对要跳闸的线路间隔智能撞断装置发送跳闸的命令，命令经接收则跳闸出口程序启动，相关元件实现断路器跳闸。整个跳闸过程只经过要跳闸间隔的智能终端装置，没有过多的中间环节，如此智能变电站实现继电保护跳闸。

除以上继电保护跳闸处理之外，以下也有某变电站继电保护的实际案例：

110kV 某变电站#1 主变本体重瓦斯保护动作，#1 主变三侧开关跳闸，事件导致该变电站#2、#3 主变重载，无负荷损失。在此事故当中，根据检查发现，瓦斯继电器的本体端子箱之间电缆两芯线间绝缘为0，且电缆的外皮有明显损坏。根据#1 主变修试记录，此次跳闸之前的20 天，#1 主变完成吊罩大修，本体重瓦斯到本体端子箱之间的电缆没有拆除，且吊罩大修并没有固定其期间的电缆，因天气潮湿电缆的金属层发生锈蚀，因而导致绝缘降低以致#1 主变本体瓦斯保护动作后发生跳闸。

值得注意的是，智能变电站出现间隔保护停止运行时，继电保护的操作还要把握以下两个方面：首先，智能变电站是以光纤网络作为保护装置采样和跳闸通道的，跳闸的逻辑判定、执行输出元件为分散安装，由此确保跳闸出口可以在继电保护装置控制，也可以在智能终端上控制，如果变电站的间隔保护停运，要退出保护跳闸功能，退出间隔保护装置的跳闸GOOSE 出口压板就行[4]；另外，对间隔保护进行检修过程中，必须退出此间隔保护装置涉及到的软压板，同时也要退出SV 压板，目的在于避免检修时试验对未停止运行的保护装置。

4 结语

综上所述，智能变电站已经是我国电力电网行业中非常重要的构成，而面对日益扩大的用户电力需求，智能变电站如何满足需求需要从已经面临或出现的问题出发，通过智能化以及自动化系统高效发挥变电站的作用和价值[5]。为了确保变电站可靠、稳定且安全运行，继电保护必不可少，以上也针对继电保护及其自动化系统进行了简要的分析，对于智能变电站继电保护技术及其发展还将继续展开探讨。