智能变电站线路保护测控装置的应用方案探析

关健珊

（广东电网有限责任公司佛山供电局，广东 佛山 528000）

研究发现，采用智能化运维原理可使智能变电站性能稳定，提升变电站运维效率，由此可以看出，智能化技术在变电站应用中作用显著。智能变电站功能的实现，需要依托数字化设备，在传统技术基础上增加传感技术、信息技术的集成，借助技术集成优势让设备可靠运行。为了保证变电站线路稳妥、安全运行，需要测控装置发挥理想化的线路保护作用，结合实际需求完成测控装置的设计，提高设备运行质量。

1 测控装置概述

测控装置顾名思义由两部分构成，即测量和控制，其原理图见图1。测控装置不仅对变化量有着客观的反映，还可以灵敏地接收远方的控制指令，结合实时接收的指令要求完成变电站内的电气量调节和设备远程控制。在实际应用中，也可根据装置设定的理想化以及逻辑性，完成调节控制，保证功能的合理发挥。测控装置主要功能有很多，其中四遥功能最为重要，即遥测、遥信、遥控及遥调。遥测功能中采集交流电气量的功能最为重要，包括采集各相CT二次侧电流、PT二次侧电压、零序电流等，在此采集数据的基础上，还可以在装置内部计算有功功率、无功功率，掌握各种功率因数、频率等。除遥测的交流采样外，测控装置在状态量的采集方面（即遥信）也具有良好的表现，同时还具备控制功能。在监测装置应用期间，可以控制开关、刀闸分合，完成软压板投退等［1］。另外，记忆存储功能也是监测装置的优势之一，对SOE、操作记录等完成存储。其中SOE指的是事件顺序记录，在具体工作中对应的是开关跳闸、保护动作等重要信号，在处理相关事件时会按照毫秒级事件标准和顺序，逐个完成详细记录，确保事件的精准性。

图1 测控装置原理图

2 保护测控装置的特点

2.1 可以实现数据共享

智能变电站在服役期间需要安装线路保护测控装置，这是基础保障措施，不能忽视。通过保护装置，可以采集线路信息，分析和处理运行信息，在此基础上实现信息传输与共享。通过分析信息，基本判断变电站的情况，采取稳妥、积极的措施解决各种问题，提高供电稳定性，使其始终高效、优质运行。现实应用中，智能线路保护测控装置是一道有效防线，作用较为关键，除了基本保护作用外，还可以发挥监控功能，采用远程监控的方式实施对线路的保护。

2.2 良好的测护性能

智能变电站构成复杂，存在许多智能元件，工作中需要确保各个智能元件可以发挥优势，使设备处于安全运行的状态。而想要实现这一目标，则需要线路保护测控装置的辅助发挥出调节作用［2］。研究发现，保护测控装置的测护性能想要达标，需依托分层分布式系统，按一元件、一间隔的设置原则进行分布式设计。为了强化效果，可直接就地分散安装，将其系统安装在高压开关柜上，同时保证各间隔功能独立。实践证明，这样的连接技术应用性较强，各装置之间连接完全依靠网络，可以完成信息共享，整个系统设置合理，灵活性很高。在应用中，装置故障只会影响对应的元件，其他元件性能依旧完好，使系统可靠性得到提升。保护测控的实施需要按照相应路径而进行，具体如图2所示。

图2 保护测控实施路径

此外，测控保护装置优越性很大部分集中在保护功能的独立，因为功能的独立设计，所以使用中不依赖通信网络，即使网络面临瘫痪，同样不会影响装置的保护功能。站在软件设计的角度，在具体实施期间，保护模块区分于其他模块，先保护后测量。这样的设计思路让二次信号控制电缆大规模减少，降低了二次电缆的复杂度，使监控不再复杂化。不仅有效控制了成本，同时也积极、高效地降低了难度，减轻了 CT和 PT负荷，为减少技术维护工作量提供了保障，同时节省了各种资源。

2.3 较高的自动化程度

除了上述的技术优势和特点外，线路保护测控装置在科技的发展下，自动化水平明显提高。在具体的监测阶段，需要凭借自动化的优势，在有效保护手段的基础上，对测控信息进行采集，不断进行分析、处理，提高远程操作的便利性［3］。由于该技术较强的自动化优势，在应用中，针对远程出现的问题，技术人员不用到场地，便可发现线路问题，借助可行手段解决，保证变电站的稳定，实现各项设备安全，从源头减少变电故障。

3 保护测控装置的设计方案

案例介绍：某智能变电站在现实运行中安装有变压器等众多设备，整体规模较大，因为设备较多，内部结构非常复杂，线路分布也很复杂，想要有效保护线路，难度变得较高。因此，安装保护测控装置是保障性措施，非常必要。在具体的装置安装阶段，需要先完成土建施工，只有土建施工质量达标，电力工程施工才会顺畅。220kV的变电站，除了电容器室之外，还配备了14台高压开关柜和其他户外电气设备。为了提升线路稳定性，每个区域（变电站的）都采用了保护措施，具体设计方案如下。

3.1 保护测控装置的设计

测试装置的设计中，需要结合实际情况，采用2套测控装置，借此强化保护功能。在测量、控制功能运用中，需要保证独立性，减少主备机逻辑判断。基于测控装置支持手控的前提，在现实应用中，可以通过把手的设置（手合和手分）来提高系统控制灵活性。需要紧急控制时，只需要完成一次操作就可实现。在联闭锁信息的应用中，需要对测控装置采集的状态量、模拟量进行科学的联锁计算，而后将联锁状态通过GOOSE等高效率传输方式发送出去，成功抵达智能终端。GOOSE传输方式相对较为复杂，需经过网络设计及报文优先级对比等多个流程，具体见图3。实践证明，闭锁接点接入回路中，能够优质、科学地控制回路。值得注意的是，在监控系统搭建中，遥测技术不可或缺。所谓遥测技术，本质是一种远程测量技术，应用价值较高。在该技术应用中，关键信息会借助通讯技术传递。实践证明，遥测信息概括性较强，能够反映系统的整体状态。

图3 GOOSE传输方式

3.2 监控后台的应用

除了测控装置自身的设计，测控装置至监控后台的应用也是设计重点。测控装置与后台通信是监控全站实时信息最重要的途径，不容忽视。想要实施有效监控，需要在监控后台完成控制点的配置，使其可远程显示测控信息。在实际应用中，当信息中有2套及以上的采集信息出现严重不一致时，则需要启动报警系统，提醒现场人员进行设备检查。

3.3 保护测控模型的搭建

为了强化监控的效果，掌握变电站情况，加强线路保护测控的作用，需要结合现实需求不断完善保护测控装置，在建立应用模型的基础上逐步升级系统功能。在应用模型的阶段，需要考虑智能变电站网络的特点，根据系统运行方式，积极改进模型，确保线路保护测控装置可以处于稳妥、安全的运行状态。除此之外，设计装置模型时，为了发挥模型的价值，可以利用热交换技术，建立变电站的环网，确保变电站运行稳定。在交流采样法应用阶段，想要提升应用质量，必须依照一定的规律，遵循科学设计原则，在技术的支撑下完成交流信号采集，特别是信号瞬时值的采集工作。并在有效措施保护下，将获取的瞬时数据妥善保管和处理，然后将其合理送到测量计算回路。在具体工作中，为了综合掌握系统性能，还需要经过一定的算法，因此通过建模和仿真验证来获得精准的测量结果，为后续的线路保护测控装置模型优化设计提供数据支持。在此阶段，应用到电流速断保护公式：

公式中，Ep为系统电压；zp为系统等效电阻；L为线路长度；zI为正序阻抗。过电流保护公式：

公式中，K为系数，I和IL分别代表电流定值和最大负荷电流

3.4 安装光电互感器

通过科学安装互感器，变电站线路保护测控可以实现有效隔离高电压大电流，提升设备运行可靠性。作为测控装置设计者，需要明确线路保护测控标准，结合线路实际情况，安装抗干扰装置来提升其抗干扰能力。在智能变电站中，由于线路的特性，保护测控装置应用范围广，其数字接口众多，安装光电互感器需要成熟的技术支撑，否则将难以发挥光电互感器作用。在经济的带动下，电力资源需求迫切，变电站数量增多，为了满足应用需求，需要提高变电站智能化、标准化程度，以提升电网稳定性。在互感器安装中，应考虑线圈的阻抗，并对其进行计算：

L为电感量，F为工作频率

为了促使互感器充分发挥作用，应减小损耗，对此可通过减少绕组电阻的方式实现，假设副边匝数为N，则根据欧姆定律有：

电阻消耗功率：

通过上述公式，便可掌握如何减少绕组电阻。

4 结论

现实应用中，智能变电站的设备是重点保护对象，因为这些设备通常灵敏度比较高，为了保障其性能，需要配备保护测控装置，通过充分利用保护测控装置的功能减少变电站运行问题，在达到智能化要求和标准的同时，也有助于变电站运行效率的提升。在变电站维护期间，发挥保护测控装置优势，借助合理、积极的手段降低设备故障发生率。变电站保护测控装置的设计仍在高速发展，因此还需要通过不断学习最前沿的技术、积累更多的变电站实例数据来提升设计水平。