智能变电站中的二次继电保护技术分析

广西电网有限责任公司来宾供电局 卢秋晨

相较于传统的变电站，智能变电站能够引入智能化、数字化的技术代替人工完成一些复杂繁琐的工作，在提高变电站运行效率的同时也能够保障变电站的运行安全。二次继电保护技术在变电站的建设发展中，能够通过对电网实际运行情况的监控，及时针对电网运行中的异常情况进行管控，降低电网运行故障的发生概率，保障变电站及电网整体的运行安全。因此，对智能变电站中应用的二次继电保护技术进行分析，对促进二次继电保护技术水平的提升和优化具有积极意义[1]。

本公司管辖范围内的智能变电站，以220kV 电压为前提，在变电站中配置主变本体智能终端能够实现变压器过载能力优化调度端的负荷调节，满足主变冷却器智能控制的要求，以变频冷却风机来保障智能变电站中各类电气设备设施的应用安全。在该变电站的实际运行过程中，能够基于ZigBee 无线网络满足无线传输的需求。全站主要在220kV 电力线上安装互感器设备，依赖SCADA 数据实现对变电站内部电力系统及相关设备运行状态的监测和巡检。

1 二次继电保护技术类型

基于智能变电站体现的智能化特点和应用要求，在保障智能变电站运行安全和效率的过程中，应用的二次继电保护技术主要包括以下几种类型。

智能化的实时监控预警技术。对智能变电站进行二次继电保护，重点要求加强对变电站运行中各类异常情况的关注和重视，用以预防电力故障对变电站运行造成的影响。在智能变电站中安装智能化的监控设备，搭配能够支持数据信息传递共享的系统中心，确保实时监控能够覆盖到智能变电站的整个范围，能够及时发现变电站实际运行中的异常，进而及时预警，便于工作人员对其进行维护[2]。

智能整定与在线校核技术。整定计算是能够检验确定变电站应用的继电保护方式的重要依据，能够有效协调保护与电力系统运行之间的关系。整定计算涉及参数较多，重点围绕智能变电站运行过程中容易出现故障情况的设施设备运行中的电流、电压等参数变化情况进行计算分析。这一过程中具有代表性的整定计算公式如下代表对电流速断保护的整定计算，式中：Idzj代表继电器动作电流；Kk代表可靠系数；Kjx代表接线系数；I(3)dmax2代表变压器二次最大三相短路电流；Ki代表电流互感器变比；Ku代表变压器变比。

在推动整定计算的智能化发展时，应能够将这些用于整定计算的公式理论与智能化的系统运行程序结合起来，提升整定计算的效率和准确性。在线校核则能够对整定计算的结果进行检验，确保其符合复杂的电网拓扑结构。基于智能化的理念来提升整定与校核的准确性，能够为智能变电站的运行提供有力保障。

自适应继电保护技术。在智能变电站中应用该技术，主要借助机械化的自主排查方式和应急反应，应对变电站运行中可能出现的各种故障问题。

2 基于实例的智能变电站二次继电保护技术应用分析

为进一步探讨二次继电保护技术在智能变电站中的应用情况，结合本公司管辖范围内的智能变电站运行情况，围绕其中体现的二次继电保护技术内容，考虑可以在智能变电站的运行发展中通过以下几方面措施来保证二次继电保护的效果，从而提升智能变电站的建设与应用水平。

2.1 系统设计：智能整定与智能告警的融合应用

基于智能变电站体现的智能化特点和技术应用环境条件，以保证智能变电站的运行安全为目的，可以将整定计算与监测告警结合起来，以设计智能整定预警系统的方式，实现对智能变电站保护定值的在线整定与校核，同时能够触发预警，及时对变电站的相应位置进行维护[3]。

从这一方面来看，设计智能整定预警系统应考虑智能变电站的总体运行情况，在智能变电站现有的整定计算与调动管理系统基础上，将传感器、告警装置等以系统软件的形式作为子系统融合在该系统中。结合以往对智能变电站电网运行情况处理的经验，探索能够将智能整定计算与智能告警功能结合起来的有效方法。在这一过程中，相关人员可以尝试以引入先进算法的方式，为促进二者之间的融合提供技术方面的支持。以保障智能变电站的安全运行为目的，要求在设计融合应用的系统时，能够将该系统与变电站中应用的智能调度系统、保护信息系统以设置安全防火墙的方式进行隔离，确保融合系统中智能整定与智能告警功能的发挥。

依据以上思路，设计智能整定预警系统应具备数据接口服务器、并行计算服务器等硬件设施，以事先构建的电网模型和参数为依据，确保智能整定预警系统能够发挥整定计算和校核预警的功能。在明确智能整定预警系统设计基本思路的前提下，也应考虑预警信息在计算机中的呈现形式，以设计智能整定预警系统软件的方式，让整定计算得到的结果和预警信息都能够以可视化的形式呈现在相关人员面前。基于此，对智能整定预警系统软件的设计，为将智能化的监控预警系统程序与变电站的整定计算方法流程结合起来，可以应用分布式并行计算技术实现对复杂短路电流参数的自动计算分析。

结合传统线路整定理论公式及智能系统的运行程度，分别对智能变电站与常规变电站短路电流进行计算，结果如表1所示。

表1 短路电流计算结果

智能整定预警系统的设计应用，要求围绕主机调度、智能参与和异常切换三方面功能实现。系统主机负责全局计算任务的分配，同时自身也参与到计算过程当中；系统中的所有服务器能够依据主机发布的任务来参与计算任务，也能够独立配置指定计算类型服务器；系统内的任意机器设备都能够在发生故障时自动切换，将相应任务转移至其他正常服务器，用以保障智能变电站整体的安全稳定运行。

2.2 构建机制：二次继电保护安全隔离机制应用

安全隔离是智能变电站运行检修与维护过程中的重要环节和步骤，要求将待检修的设备与运行状态的设备安全隔离。从二次继电保护的角度，考虑以构建二次安全策略机制的方式，用于提升智能变电站二次安全措施的应用效果和水平。

构建二次安全策略机制，要求围绕智能变电站运行中涉及到的危险点。以变电站220kV 线路为例，在一次设备进行停电检修的过程中对线路保护间隔进行校验，容易存在以下问题影响设备安全运行：在线路合并单元试验时，由于线路二次试验电压反送一次侧，使得线路出现二次反送电的情况；在线路保护电流通过对侧线路保护光纤通道时，发送的启动远跳、检测线路电流以及断路器位置等信号都会送至对侧线路保护位置；当试验电流报文送至母线保护后，使得母线保护有差电流。

将二次安全措施融入运行机制当中，将以往变电站用于二次安全隔离的软压板机制、检修机制的应用特点和优势结合起来，设计针对各类危险点的安全隔离运行机制如下：

在计算机中安装安全隔离措施策略生成软件，导入SCD 文件后获取IED 之间的逻辑关系。在管理人员确定一次、二次相关设备划定的检修范围后，可以直接由软件依据IED 之间的逻辑关系对待检修设备与运行设备的隔离点位置进行分析。该软件在运行中能够严格遵循安全策略的规则，对用于安全隔离的软压板、硬压板、光纤等的投入退出或者断开进行判断分析。在得到策略分析的结果后，还可以结合智能变电站所在地区对应的安措模板格式，由系统直接给出安全措施票。将安全票中的文件信息导入到手持终端，可以由相关人员直接依据终端设备来达到对智能变电站相关设备运行状态的在线校核[4]。

2.3 规范定值：基于继电保护定值的在线校核

在线校核通常伴随智能变电站的整定计算进行，基于二次继电保护的要求，开发建立在电网继电保护定值基础上的在线校核系统，实现对电网继电保护定值性能的在线评估，以更准确的评估结果为提高智能变电站二次继电保护的可靠性和控制风险提供支持。

从这一方面来看，以构建在线校核系统的方式，以EMS 系统来发挥在线校核的作用，主要依据以下流程：在校核系统启动后，首先依据输入的参数信息，对EMS 信息数据库进行扫描，判断数据库中的EMS 数据是否更新。若已经更新，则能够借基于相关数据形成实时运行方式，进行在线校核的计算，进而对得到的计算结果进行处理；数据库中的数据未更新，则需要将其更新后再次投入数据库中进行扫描。

在线校核具体包括对线路保护灵敏度、线路保护选择性两方面内容。在校核系统运行中涉及的校核计算公式如下：Klm=Idz/Icurr，式中：Idz代表保护动作定值；Icurr代表保护所在线路末端发生接地故障时流过的最大零序电流；Klm代表线路灵敏度。

在线校核系统主要应用单向传输策略，主要依赖在线校核系统服务器中安装的FTP 服务器来实现。该服务器可以为EMS 系统设置规范的用户权限，以仅允许上传和禁止下载文件的方式来保障数据的单向传输，这一过程中也可以通过设置防火墙的方式确保单向隔离。依据在线较合得到的数据，主要应用数据匹配、人工匹配以及人工选择途径等方式相互配合，保障校核结果的准确性[5]。

2.4 顺应趋势：自动化在远程运维中的体现

智能化技术区别于以往技术最大的特点，就是其能够实现远距离的操作控制。对智能变电站而言，以远程运维的方式来代替人工对变电站的各类设施设备和系统运行情况进行维护管理，不仅能够有效保障作业人员的安全，也能够提高运维工作的实际开展效率。

智能化技术所拥有的信息交互式传递、数据收集精确性以及处理方式的科学性，为实现智能变电站的远程运维提供了技术方面的有效支持。变电站应能够顺应智能化的发展趋势，基于实现变电站远程运维的要求，以实现变电站内部各类设施设备的自动化控制，为实现远程运维奠定良好的环境基础。在这一过程中，应用二次继电保护技术应侧重于设施设备的保护功能和系统运行的安全效果，考虑不同变电站之间的差异，科学选择能够应用的继电保护技术措施[6]。

3 结语

二次继电保护技术的应用能够有效提升智能变电站的总体运行效果。结合当前智能变电站运行的实际情况，为发挥二次继电保护技术的作用，应能够充分结合智能化的发展趋势，以实现对变电站整体运行情况的远程监控和管理为主要目标，将以往用于变电站的监控与管理维护工作结合起来，严格遵循技术标准和操作要求，加强对智能变电站运行情况的有效维护和管理，提高智能变电站运行的经济效益。