电力系统中智能变电站继电保护技术分析

邹怡 黄晓明

【摘要】随着近年来电力系统快速发展，规模也变得越来越大。变电站在我国电力系统中占有较大的成分，确保变电站的安全和稳定是对电力系统正常运行的重要保证。随着现代化科技的不断发展，加强智能变电站建设，发展继电保护技术的自动化方向，已经是未来电力系统中继电保护技术的发展趋势。本文首先对智能变电站和继电保护技术的相关内容和特点进行了介绍，在此基础上分析了智能变电站对继电保护的影响，最后对智能变电站继电保护技术展开了相应的分析，以期促进我国电力系统的稳序发展。

【关键词】电力系统;智能变电站;继电保护技术;

0.引言

当前加强我国电力事业建设最重要的一个方面就是坚持智能变电站的发展，智能变电站是实现电网智能化的重要组成[1]。面对当前夏冬两季的用电高峰期，如何确保电网的稳定，实现变电站的可靠已成为研究的重点，相应的发展变电站继电保护技术也是未来电力系统的一大发展内容[2]。本文首先对智能变电站和继电保护技术的相关内容和特点进行了介绍，在此基础上分析了智能变电站对使用电子变压器，电网公司，智能断路器技术，智能断路器技术，信息安全问题，继电保护数据信息和保护原理的影响，最后对智能变电站继电保护技术展开了相应的分析，以期促进我国电力系统的稳序发展。

1.智能变电站技术

1.1智能变电站概述

智能变电站是一种信得过的先进型的智能化设备，优势在于信息的标准化及共享，全站信息数字化，网络交流平台，并能自动进行测量、控制、采集、保护和监控等变电站的各种功能，如，并根据电网进行智能控制、协同交互、在线分析。智能变电站作为我国电力系统建设的重要内容和发展方向，实现了统一协议、信息联网、智能设备、自动化运行、网络化等内容[3]。智能变电站继电保护技术的运用能有效的降低工程成本和日常的维护费用，也有效地解决了传统变电站电磁变压器存在的问题，电力技术也有了新的发展。

1.2智能变电站特点

智能变电站这个术语来源于智能电网的概念。它既是电网的基本节点，又是电网构建的保障。智能变电站的构成组件是可靠性高和集成度好的先进的智能设备。智能变电站的信息传输是基于高速网络通信在实现自动执行各种功能，如信息测量，测量、控制、采集、保护和监测的同时，还执行各种控制操作，如智能调整，合作互动，根据电网在线分析。智能变电站的特点一般包括数据交换标准化，全站采用统一的通信协议实现信息交换;二次设备组网，用光纤代替变电站原有的控制电缆，利用网络通信进行传播;一次设备初步智能化，增加了智能电子变压器、合并单元等设备。

1.3智能变电站与常规变电站的比较

智能变电站是技术进步的一种手段。传统的变电站只进行一次变电站工作，單个变电站的效率会明显降低，精度不太高[4]。而智能变电站采用二次变电方式，在变电效率良好的情况下也能保证整个变电过程的安全，则能够很好的解决此类问题。

智能变电站是一种新技术的产物。其核心是属于智能自动控制。在保证设备基本运行的同时，保护设备的安全。除了具备以往变电站所有优势的基础上，智能变电站还能实现一次系统的智能化以及二次系统的数字化。同时，它们还具有以往变电站所没有的优点，传输效率高，信息安全，操作方便。变电站通信协议统一。在变电站的传输过程中，通信部分是保证信号传输安全的关键。采用统一的传输协议，可以使数据传输更加安全，不受其他信号的干扰，可以使传输更加自动化。

2.智能变电站继电保护技术

2.1智能变电站继电保护技术的基本概念

当变电站的电力系统或者组件存在问题、危及到整个电力系统运行的时候，继电保护技术就能够派上用场，他会及时的发出警报信号，保障线路的安全，从而减小故障产生的影响和带来的危害，进而缩小问题波及的范围。变电站继电保护可分为主变保护，线路保护和母联保护三种。对其进行细分，可将主变保护分为主保护和后备保护，主保护通常包括重瓦斯保护以及差动保护;线路保护，通常采用两级或三级电流保护，其中一种是电流速断保护，第二种是限时电流速断保护，第三种是过流保护;母线保护需要在电流受限时保护电流和过电流保护。及时、准确、可靠等是电力系统继电保护技术的基本要求。随着继电保护技术的日益发展，电力系统对继电保护设备提出了更高的要求和标准。

2.2智能变电站继电保护的组成

继电保护的组成通常分为测量、逻辑和执行部分。继电保护的一个过程就是测量部分将测量的道德值与设定的每一个值都进行逐一的对比，将比较结果输出给逻辑部分;逻辑部分主要根据输入的值进行组合和排序，对输入量的大小、顺序和所属性质等内容组合来判断并决定是否执行继电保护操作;如果判断的结果为需要执行此操作，则向执行部分发出信号，执行部分立即或延迟发出报警信号或跳闸信号。

3.智能变电站对继电保护的影响

智能变电站的推广应用将对变电站使用电子变压器，电网公司，智能断路器技术，智能断路器技术，信息安全问题，继电保护数据信息和保护原理等方面都产生深远的影响。智能化变电站的推广将创造新的市场需求。变电站自动化系统涉及的产品范围很广。一次设备和二次设备制造商都必须适应新的竞争环境，抓住新的市场机会。综合推广数字化变电站技术必然导致产业结构的重大变化。

3.1使用电子式互感器的影响

智能变电站采用电子式互感器技术进行电量采集，对于二次系统最明显的变化就是系统的电流、电压、功率、频率等电量信息变得很低的数字信号，再通过光缆实现直接向变电站二次系统IED设备的直接传输。一次和二次系统之间能实现较好的电气隔绝，一次系统故障对二次系统产生的影响将降到最低，得到有效的控制，不需要在变电站二次系统中引入交流二次电缆，这也就解决了传统变电站中由于交流电缆而引起的导电电磁干扰现象，极大的提升了二次系统的安全性。同时，还能大大减少二次布线错误引起的保护误操作、拒接、绝缘降低等事故。该电子变压器动态范围大，对各种应用适应性强。合并单元可以将信号输出到不同的设备。只要合并单元的输出接口数量足够，就能满足使用容量限制的需求，保证信息收集的唯一性。

3.2智能断路器技术应用的影响

在变电站采用智能断路器技术或智能控制设备实现原位断路器控制功能，用光缆传输来代替原来复杂电缆连接的跳合闸回路，不仅消除了二次系统和开关站的联系，减少了电磁干扰和现场维护工作量，有利于维护的进行。同时，还有效的提高了一次设备的运行时限，减少维修操作的难度对电网安全的影响。

3.3基于网络通信技术的信息处理的影响

智能变电站实现各种信息处理功能都是基于网络通信技术，IED设备在工艺层、bay层、站控层，以及網络通信设备等构成了整个电路的二次系统，能够对其各个环节进行有效的监控，实现实时监控。此外，变电站内智能设备实现了互联互通功能，也进一步加强了系统之间的联系，可以实现即插即用。

3.4信息安全问题突出

信息的安全性在采用对等通信模式后显得十分重要。变电站实现点对点信息交互机制体现在局部特征上的安全还是能得到较好保障。在变电站采用点对点通信方式进行信息交换后，局域网内能实现所有的IED设备进行信息的传递和交换[5]。因此，一旦简易爆炸装置受到恶意攻击，如果没有有效的信息安全保护，可能会危及到整个变电站系统的安全，影响设备的合理运行。由于变电站IED设备之间采取的对等通信模式，使用软件就能实现变电站内设备的隔离措施，系统控制、跳闸、联锁等功能的运行全部都是依靠变电站集中控制系统实现的。因此加强变电站信息安全建设就显得尤为重要，且在对等通信模式下更加重要，体现在网络安全问题上。

3.5对电网公司的影响

变电站应用涉及多个技术领域和行业，如自动化系统、工业以太网交换机、高压开关、变压器、GPS，测试验证等，全面提升不仅电力自动化相关制造商的努力，还要设备能支持IEC61850标准，现有电力系统运行管理模式也需要相应的提高。成熟的技术和观念的改变是需要时间的。这意味着进一步实施和推广智能变电站需要进一步努力。智能变电站的应用将是一个分阶段进行的过程。不断扩大电网的规模和容量，电压水平的持续改进，加强电网结构、网络操作的分离，电网公司已经从仅仅关注安全生产管理转向全面的社会效益和经济效益的综合管理;从变电站建设的、无人值守、集中控制、专业管理一体化、变电站资产全寿命周期管理理论的实际应用都体现了这一内在变化。综合社会经济效益是电网公司不断进行变电站技术投资的内在动力。只有提高自动化水平，才能最终达到提高综合效益水平的目的。

3.6对继电保护数据信息和保护原理的影响

电子变压器代替电磁变压器，引起了继电保护数据源的一定变化。使用电子变压器后，需要重新规划电磁变压器设定的算法和原理。此外，电子变压器可能会造成数据不能实现同步，继电保护的延时问题，对继电保护的运行效果有很大的影响。在数据处理上，智能变电站根据ICE61850标准对二次系统进行改造，使继电保护的数据处理和相应措施发生变化。ICE61850标准实施后，设备之间的联系和信息交换更加频繁，并创造了一种新型的更加可靠的数据存储和处理方式实现从而形成了一种新的保护规范。此外，数据传输模式上也发生了较大的变化，从原来的电缆传输转变为无线传输模式，利用无线网络通信技术实现数据传输，让继电保护更加灵活，同时支持数据信息传输。

4.电力系统中智能变电站继电保护技术分析

4.1线路继电保护技术

实施线路继电保护，需要实时监控，随时了解变电站状态，一旦发生故障，监控系统可以立即检测并给出预警，及时采取应对措施，保持线路和系统的安全。此外，还可以在线路上安装检测装置，检测智能变电站的运行状态，并实时将数据传送回控制监控系统，根据检测得到的数据进行分析。根据分析结果，对变电站采取相应的针对性措施，例如是否发出继电保护等。

4.2变压器继电保护

变压器能起到很好的保护元件的功能，采用变压器继电保护，在后备部分的安装中，集中安装方式是最合适的。选择这种安装方式，能对变电站实现最大程度上的保护，并确保其非电量保护这一核心模块的安全。但该方式要求接电缆和继电保护装置。如果变压器受到不利因素的影响，非电量保护模块将自动切换到跳闸状态，有效控制可能由于不利因素的干扰而引起的问题，及时缓解线路故障，，并确保变压器和线路的安全稳定。

4.3过流功率限制保护

变电站在运行时由于电力过载常常容易造成电力系统的断开。这种过载电流会引起外部故障和跳闸。因此，有必要对电力系统智能变电站的线路进行过流限电保护。当出现过负荷电流现象时，向控制中心及时发出警报，并申请进行有效的保护，从而有效的提高继电保护的稳定性和可靠性。

5.总结

智能变电站是实现智能电网建设的重要内容和核心步骤，随着变电站技术的不断发展，变电站继电保护技术也相应的提出了更高水平的要求，这就要求我们不仅要考虑智能变电站的技术可行性和可靠性，同时还要将其对继电保护技术的影响考虑在内，实现两者之间实现稳定、和谐的发展。因此，对继电保护技术展开研究是十分重要，只有牢牢把握继电保护技术发展方向，才能确保其未来在智能变电站领域的应用是科学、合理、前瞻的。

【参考文献】

[1] 黄彦婕. 电力系统中智能变电站的继电保护技术 [J]. 电子技术与软件工程， 2017， 18）： 245.

[2] 曹译方. 220kV智能变电站数字继电保护系统的设计与研究 [D]; 内蒙古大学， 2019.

[3] 梁晔. 电力系统中智能变电站继电保护技术分析 [J]. 科技风， 2019， 30）： 163.

[4] 尤松华， 李东， 吕鹏飞. 电力系统中智能变电站继电保护技术分析 [J]. 电子技术与软件工程， 2018， 17）： 221.

[5] 张连福. 电力系统中智能变电站继电保护技术分析 [J]. 电气时代， 2017， 02）： 74-76.