智能变电站继电保护的优化改进研究

国网冀北电力有限公司唐山供电公司 赵志凯 李小风

1 智能变电站建设特点和技术原理

智能变电站具有先进、可靠、集成、环保的综合优点，并且是一种普通而又便捷的智能电力系统。该系统具有信息采集、对网络信息进行自动化控制与调整、在线分析与协同操作等功能。相对于传统的变电站技术，智能变电站通过自动化运行、数据分析与优化管理、远程监控与维护，以及具有智能化设备和系统等方面的优势，提高了变电站的运行效率和可靠性，减少线路的事故发生，从而实现电力的多重化运行，为了保证设备的正常运行，在运行过程中也要注重对设备进行维护，从而降低设备运行的危险性。

2 智能变电站的特点

智能变电站是指利用先进的信息技术和自动化控制技术，对传统的电力变电站进行升级和改造，使其具备自动化、智能化和远程监控等功能的电力系统。智能变电站采用传感器、监测设备、通信网络等技术手段，实时获取各种测量数据和状态信息，并通过数据中心进行集中管理和分析。基于这些数据和分析结果，智能变电站可以自动调节电力系统的运行参数，提高电网的响应速度和可靠性。同时，智能变电站还可以进行故障诊断和预测，及时发现并解决问题，提高设备的维护效率。通过远程监控和操作，智能变电站可以实现对整个电力系统的远程管理，运维人员可以随时随地对变电站进行监测和控制，有效提高运维效率和安全性。

3 影响智能变电站继电保护系统的因素及问题

3.1 配电自动化故障抢修能力低的影响

当前，虽然在国内已建立了一批智能变电站，但是，在配电系统中，配电自动化系统在故障发生时，故障抢修能力低，无法快速识别、定位和解决故障，导致故障恢复的时间延长。延长的故障恢复时间会给用户带来供电中断或质量下降的风险。故障抢修能力低意味着运维人员需要花费更多的时间和资源来排查和修复故障。这会导致运维效率下降，增加维修成本和人力投入。同时，运维人员可能需要更多的培训和技术支持，以提高故障抢修的能力。配电自动化系统是保障电力供应可靠性的关键系统之一，它能够快速响应故障并进行自动切换和修复。然而，若故障抢修能力低，系统可能无法及时识别和处理故障，从而导致供电可靠性下降。这会给用户带来供电中断、电压波动或其他质量问题。

3.2 继电保护系统内部原因的影响

3.2.1 信息传输障碍

信息传输障碍可能导致继电保护系统无法及时检测电力系统中的故障。从而延迟故障的检测和动作，使得对故障的保护响应时间延长。延迟的故障检测和动作可能会导致电力系统发生进一步损坏或故障蔓延，增加修复和恢复的成本和复杂度。还可能导致继电保护系统误动，即在无故障或非必要情况下错误地触发保护动作。误动保护可能会引起错误的切除或断开供电装置，导致不必要的供电中断，影响电力系统的可靠性和连续性。

3.2.2 系统失误

在继电保护系统中，最普遍的错误是计算错误。这样的错误必然会对系统的功能造成影响。若把这种误差进行细分，则可发现其产生的主要原因有人工计算、人工调整等，而前者则往往会造成操作上的错误，从而影响继电保护的可靠性；后者在运行继电器系统时，往往会面临较大的危险。

3.3 越级跳闸与延时跳闸

在使用智能变电站的继电保护时，有很大的安全隐患，可能会超出安全等级，也可能会延时，在系统工作时，由于开关保护设备故障，会出现跳闸情况。有关资料显示，在重载区域内，采用切换装置进行电力的运行，会引起电力系统的干扰强度增大[1]。在电力运行中，当某些线路发生短路故障时，不仅会对继电保护系统构成极大的威胁，还会引起拒动故障，从而产生较大的短路误差。

3.4 母线彻底停机发生故障

智能电力的并联母线故障等级不同，造成的母线故障等级也不同，从而影响了并联母线的正常运行，增大了继电保护故障发生的风险。另外，在智能变电站的实际操作过程中，与继电保护系统有关的任何操作方式的改变，都将对继电保护系统“四个特性”产生影响，从而使系统失效问题更加严重。

3.5 计算失误与人为因素

在智能变电站中，使用者在进行一些设定或运算时，可能会产生错误，给整个继电保护系统带来很大的危害。人为因素对以继电保护为主的发电站造成的损害也有影响。但在实践中，由于操作人员不在现场，线路与设计不符，操作时易发生偏差，造成操作精度得不到保障，加大了继电保护失效的危险，为此，要加强对操作人员的职业素养。[2]

3.6 对时同步系统

从整体来看，智能变电站的继电保护系统主要依赖卫星信号获取参考时间。然而，由于气候、地理等因素的影响，这些因素都可能对时间产生一定的影响，导致测量结果的偏差。为了保证时间的准确性，必须根据现实条件，选择最优的引入同步策略，在同步系统运行时，其关联是非常复杂的。在将时间同步信号输入合成装置中时，会产生各种不正常的跳频现象，这就需要在保证系统性能的前提下，保证系统稳定、连续的同时又能保证系统对设置的影响。

4 智能变电站继电保护系统故障的应对措施

4.1 提升系统技术水平

从智能变电站的总体运行情况来看，系统技术是造成变电站故障的主要原因。当前，我国电力系统技术仍处于起步阶段，尚未实现技术的变革与现代化。这就要求各职能部门充分利用自身的优势，在技术改造方面加大投资力度，以保证其技术研究与开发能力的大幅提升。为了更好地应对继电保护系统中的问题，如继电器连接器标签和二次电路老化等，需要采取有针对性的措施，并对系统运行的各个方面进行全面检查，以确保问题能及时发现并加以解决。此外，采用科学的维修技术，及时记录继电保护的工作状态，并有效处理维修线路是必要的。相关部门应将维修人员的培训作为首要任务，加强对其技术训练，使其系统维修技术水平明显提升，从而为智能变电站继电保护系统的升级提供有力支持。

4.2 保证运作精确度

定期对继电保护系统进行巡检和维护，包括清洁、校准和测试等工作，以保障其正常运行和运作准确度。建议在智能变电站继电保护系统中配置备用设备或实施冗余设计，以应对设备故障和损坏的情况。当主设备出现问题时，备用设备可以立即接替工作，保证继电保护系统的连续运行和精确度。建议在继电保护系统中设置监测和警报机制，以及时检测系统故障并发出警报。通过监测报警系统，可以及时获得故障信息并采取相应的措施。对于智能变电站继电保护系统的数据，建议进行定期备份和恢复。在系统出现故障时，可以通过恢复备份数据来保证继电保护系统的运行精确度。为操作人员提供专业培训，使其熟悉继电保护系统的操作和维护，以及紧急故障处理技术。同时，建议建立良好的技术支持渠道，及时解决操作人员在使用继电保护系统过程中遇到的问题。

通过定期巡检和维护、备用设备和冗余设计、监测和警报机制、数据备份和恢复以及培训和技术支持等措施，可以有效应对智能变电站继电保护系统故障，保证其运作精确度。

4.3 加强装置质量控制

在变电站的智能保护中，继电器是必不可少的，但从实际操作的角度来看，由于继电保护系统的内部结构比较复杂，使得继电保护系统的失效具有很大的危险性。这就要求对设备进行科学的选型。进行充分的市场调研和设备评估，选取高质量产品和服务的厂家。在采购设备之前，进行设备检测和验证。通过专业的测试和验证手段，确保设备符合相关的技术标准和规范要求。对新安装的设备进行现场验收和调试，确保设备的安装质量和功能正常。进行必要的测试和实验，验证设备的性能和可靠性、保证设备的适应性、稳定性、安全性，从而减少继电保护设备在实际工作中可能发生的故障。为了保证继电保护系统的可靠运行，必须在继电保护系统中，及时发现继电保护系统的整定与二次线路间的不一致现象，并及时进行调整，保证继电保护系统的可靠性与安全性。

4.4 实际完善合理的维护检修方案

在智能变电站中，继电保护设备是其重要组成部分，在各个变电站中，继电器设备能够有效地提高工作效率。为此，必须强化继电器设备的重要性，建立合理的综合维护检修方案。在维修时，技术人员可以通过对继电保护设备的运行状态和电力线路的运行方式等几个方面进行评估，以判断其是否符合相关标准要求。在对继电保护操作与维修方案进行分析的过程中，技术人员需要对现状进行调整，并对具体方案进行优化。

4.5 重视线路保护继电保护装置

继电保护装置在智能变电站中扮演着不可替代的角色，其能够在各个等级上对同一电压范围内的间隔进行适当的保护和监控，可以通过横向差分金属氧化物半导体来保护任意的电力线路。当前，常用的继电保护方法有两种，一种是集中式的，另一种是备用的。都必须保证继电保护装置的充分发挥，应在具体条件下选用最适合的方案。

5 智能变电站对于继电保护设备的维护保养

5.1 异常分类

在智能变电站中，可能发生的继电保护设备故障和其对操作的影响见表1。

表1 继电保护异常情况

5.2 常见异常解决措施

在智能变电站中，如果继电保护出现故障，则可根据所测得的资料加以分析，并加以评定。简言之，这是一次重大或轻微的事故。

在多数情况下，只要继电保护装置出现故障，就可以判断出故障的准确位置，在对离群点进行准确评价时，可以利用这些信息进行参考。当继电保护装置故障发生时，出现了大量的故障信息时，需要对其进行深度分析，并对其进行逐个排除，从而找出故障发生的原因。

5.2.1 合并单元故障

在所有变电站中，对合并单元的重视程度要高得多，因为其在所有变电站中都是有很大误差的。如果个别的装置没有配置好，那么这个装置必须在最短的时间内被关闭。如果这两个装置在结构上发生了问题，那么必须马上把索具和其他装置放在这两个装置和发生故障的部分之间。

5.2.2 智能终端故障

当前，国内智能变电站普遍采用了嵌入式，这能有效降低系统资源损耗，提高系统集成程度。智能终端一旦发生故障，势必会波及全站的全部设备，所以，发生此类故障时，应该先把接线柱的进线柱固定好，才能有效地防止接线柱被卡住或挂住。从而在最短的时间里，对智能装置进行纠错。

6 结语

随着科技的不断发展，智能变电站作为电力系统的重要发展趋势逐渐崭露头角。随着电力系统向智能化方向发展，数字化水平的提高有效地改善了电力系统的可靠性。在使用智能变电站的继电保护装置时，确保继电装置具备自主性和精确性至关重要。为了推动智能变电站继电保护系统排除故障的高效性，必须积极改进数字化技术，提升系统的技术水平，确保系统运行的精确性和设备的安全可靠性。这样才能确保智能变电站的继电保护系统在复杂的电磁环境下拥有良好的适应能力，并为能源企业的可持续和健康发展奠定坚实的基础。