继电保护在智能变电站的应用.doc

1、继电保护在智能变电站的应用摘要：智能变电站是电力系统中的一个重要部分，在电能的传输与分配中起着不可替代的作用，它的运行、维护与管理水平直接关系着电力系统的安全运行，直接影响到国计民生。本文就对继电保护在智能变电站中的应用进行了简要的分析。 关键词：继电保护 智能变电站 应用 中图分类号：TM774 文献标识码： A 智能变电站是一种新型的低碳环保可靠的智能设备，主要特点是形成了全站信息的数字化传输和通信的网络化以及达到了信息的共享，采集，测量，控制和保护等功能都能够自动完成，并能够全天候的自动控制变电站运行状态，自动分析并调节的变电站。智能化是变电站的一个最明显的发展趋势，从现在的技术层面来说

2、，智能化的变电站的组建需要电子互感器，智能开关等一系列的先进的智能化设备，还需要一系列的系统的构建才能实现真正的智能化，并实现变电站智能信息的共享的现代变电站。 1 智能变电站特点 1.1 一次设备智能化 一次设备的智能化是智能变电站建设的基础，到目前为止真正意义上的智能一次设备还没有投入运行，当前采用较多的是由常规一次设备+智能组件构成的智能一次设备，如：智能断路器、智能变压器等。由于采用了数字化的电子式互感器及光纤网络，一次设备与保护等二次设备之间的数据交互方式实现了完全的数字化。 1.2 二次设备网络化 在智能变电站中，传统的二次回路概念被极大地弱化；变电站中二次设备之间以及与一次设备的

3、通信连接全部采用高速的光纤网络，二次设备真正地实现了数据、资源的共享。传统的电缆及连接导线连接方式被数字公共信号网络所取代。这样的变化节省了了大量电缆、连接导体、端子等模拟量电路耗材，人工不可直接接触的数字通讯方式使得继电保护系统的可靠性得到很大提高，变电站控制功能的实现得以简化并可以进一步优化。 1.3 信息交互标准化 智能变电站内电气设备的数据通讯都基于统一的 IEC 61850 规约。统一标准方式使得不同的设备厂家可以基于同一标准，不再需要考虑和其它设备的数据通讯问题，简化了电气设备的安装、调试及检修流程，做到了电气设备的即插即用，这使得变电站内的安装维护工作较以前方便很多。 1.4 运

4、行控制智能化 在智能变电站中将应用大量的智能化决策支持系统，这将使得整个变电站自动化运行水平进一步提高。调度中心的相关操作控制命令将在智能变电站中自动执行，并具备各类自动校核功能。此外，在线状态检测不仅实时检测各个电气设备的运行状态还对其进行评估分析，并将结果上送至调度中心以便于运行工作的安排。相对于无人值守的综合自动化变电站，智能变电站不仅简单地接受调度中心的命令，还参与站内设备有关的分析决策。 1.5 功能应用互动化 如上文所述，智能变电站不仅仅是一个电能变换和输送的中间节点，更是一个独立进行决策分析的智能处理单元，每个智能变电站之间及其和调度中心、管理终端等依据其功能效用进行互动，相互交

5、换数据及决策方案。这无疑将大大地提升电网运行的自动化水平。 2 智能变电站投运对于电网继电保护工作的新要求 随着智能变电站的建成投运，其运行维护工作就成为电网运行需要探索的新问题。尤其是对于继电保护工作来讲，将面临完全不同于常规变电站的新的局面。这主要是由于在智能变电站中，二次系统不再是常规变电站的模拟量构建的回路，而是实现了数字化、网络化；同时大量的智能决策系统将得以应用；这使得继电保护工作将面临新的变化。 2.1 技术工作内容的变化 一直以来，继电保护工作人员负责其管辖电网内的各个变电站内的二次系统的维护及调试等工作，由于二次回路采用模拟量电路构建，继电保护工作的重心在于对二次回路的维护，

6、如：各类交流回路的断线查找及排除，控制回路故障的排除等等。但在智能变电站中，二次回路被通信网络所替代，继电保护工作人员不在面对复杂的二次回路，而是要保证处于网络化条件下整个保护系统的可靠工作。这一转变使得原本已经延续了几十年的保护工作任务、流程、规范都发生了本质性的变化。 为适应这种变化不仅仅需要设备厂家提供详细的技术资料，更需要继电保护工作人员在实践中挖掘设备特点、总结归纳新设备的运行特性，以此为基础制定新的规范和标准。 2.2 人员专业素养要求的变化 由于二次设备的网络化，一次设备与二次设备的连接及二次设备之间已经基于数字方式进行信息交互，这使得继电保护工作人员不仅仅要熟悉继电保护的原理，

7、还需要掌握 IEC61850 规约等通信技术。因此，熟悉电气、通信、计算机等技术，并具备相关专业技能的的复合型人才成为继电保护工作的新要求。 由于大学教育中的专业划分，当前继电保护工作人员对于这部分非传统的保护相关内容并不熟悉，因此需要在工作中结合智能电网的特点以及各类智能设备的特性，辅之于专门的讲座培训等手段，加速保护工作人员对于这部分内容的理解和掌握。如有可能，各高等院校在专业教育中也应增强通才教育，弱化电气专业教育内部的专业划分，增强复合型人才的培养。 2.3 继电保护管理工作的变化 在智能电网中，运行控制的智能化也是其一个标志性特征；对于智能变电站中的保护系统，智能化的决策管理工作也必

8、将开展。如何结合智能变电站特点和要求，设计建设符合继电保护工作要求的管理模式和流程也就成为下一阶段继电保护工作的重点研究内容。这不仅需要智能化的决策支持系统的研究与应用，更需要继电保护工作人员结合工作需求探索新的管理模式。 这首先需要继电保护的管理工作转思路，可以清楚地理解智能电网本身的背景意义及相关技术；其次由于新生事物快速发展中原有管理模式中可能会暴露很多问题，保护工作者必须有足够的困难意识，敢于面对出现的问题并结合实际积极应对；有超前意识是管理工作者必须具备的，不能总等新设备投运后再去适应，而是要结合智能电网及智能变电站建设的目标提前准备，积极借鉴兄弟单位经验以便尽快摸索出适合于自己的管

9、理模式。 3 继电器保护装置的基本要求 智能变电站的主要作用是变换和分配电能，是电厂和用电户的中间环节，其地位在整个电网中非常重要。所以变电站能否正常工作决定了电网的稳定。变电站中的继电保护装置在变电站的运行中是不可代替的，它可以在事故发生时缩小事故的范围，在最大程度上保证向用户安全连续的供电。在发生故障时，继电保护装置能够准确、迅速地隔离、切除内部故障，以保障其他部分的正常运行。而且继电保护装置能够在事故发生时发出警报，以便维护人员尽快地发现、解决故障。根据继电保护装置在智能变电站的工作原理，对继电保护装置的要求有以下几点： 3.1 逐级配合 要求上、下级电网（包括同级）的继电保护装置之间要

10、根据逐级配合的原则来进行整定。通过这样分级式的设定，在有故障发生时可以根据故障发生的部分来进行切除，以保证其他正常部分的供电正常进行。比如说，当变电站的某个设备或线路出现问题，就可以先由出现问题的部分来进行保护性的切除，若故障点的保护装置出现问题的时候则由相邻的保护装置来切除故障。 3.2 动作时间 继电保护装置对动作的时间也有很高的要求。当故障发生时，在短时间内就有可能从很小的一小部分扩散到很大的范围，造成很大的影响。这时就需要继电保护装置在很短的时间内就对故障做出快速的反应了。迅速的切除故障部分，缩小故障的影响，确保系统的稳定性。 3.3 稳定性 继电保护装置在工作时必须具备很高的稳定性，

11、要足够的可靠。试想，在发生故障的时候继电保护装置却没有发生反应，那么继电保护装置就成了摆设，故障带来的损失就会不可计量；而当变电站在正常工作的时候，继电保护装置却产生了反应，同样也会给人们带来损失。所以，为了保证装置的稳定性，在选择继电保护装置时一定要选用可靠的、原理简单、维护方便的。 4 继电保护在智能变电站的应用 4.1 智能变电站继电保护配置 在智能变电站的发展进化中，继电保护从之前的模拟式保护发展到了现今的数字式保护模式。智能变电站中智能化一次设备以及网络化二次设备，使各个电气设备能够达到信息共享和交互性操作。其中分层配置中的继电保护，其变压器保护以及线路保护等均在过程层中，因此就可以

12、对 MU 智能操作的数据信息以及采样进行直接获取，不用再通过过程层中的交换机。间隔层中的为多间隔母线保护配置，其数据信息的获得需要通过过程层的交换机。智能变电站的站域保护管理单元，在后台控制层。 （1）在分层配置方案里，主设备的保护，例如线路保护、变压器保护等，不需要一览间隔信息，就可以和 MU 智能操作箱直接对信息进行交流，并且网络信息瘫痪，也不会对其产生影响，其可以进行脱机交换。那么在智能变电站中对其保护性能进行了实现，对传统继电保护中人们对网络安全的担心进行了消除。 （2）在这一方案中，在其后台控制中对集中控制以及决策进行了实行，那么变电站中的线路负荷保护、电源备自投以及线路重合闸等设备

13、也均可以统一进行监控以及保护。这些装置可以通过后备保护进行整体的配合，使原来分散到变压器、母线、线路等得保护的重复装置进行整合得以简化，提高了变电站运行的效率。很好解决传统中对设备保护动作时间过长、故障切除范围较大的问题。 （3）自适应去调整保护定值和保护范围，避免变电站直流系统接地引发继电保护错误跳闸。传统中保护定值由运行人员切换定区域，智能边站可以根据实际运行情况调整保护定值，也可以由人工来进行定值调整，实际运行情况的考虑涉及到线路保护，旁路运行方式等。站内继电保护的测试涉及到光纤以太网性能测试，跨间隔数据同步测试等。由于继电保护装置的介质是光纤，采用的是光数字电压和电流信号的输入方式，所

14、以跨间隔数据同步性测试十分必要。 4.2 继电保护在智能变电站中应用故障排除 4.2.1 直流接地和信号回路故障 由于接地查找故障的方式是先检查室外再检查室内，先检查电缆再检查装置，以及先检查旧设备再检查新设备，因此，在对直流接地进行检查的时候，将直流电源断开，极容易影响到继电保护与二次回路。而信号回路故障由于指示灯、光耦等设备长期受到冲击带电的损坏，因此，造成故障的发生。要解决这两种故障就必须在必要时打开跳闸压板和更换新的元件。 4.2.2 控制回路故障 由于控制回路故障多发生在断路器中，因此，操作回路如果设计和接线不合理、相关操作把手与指示灯失灵，以及人为的错误操作与闭锁回路接点出现异常等

15、等，都将造成控制回路出现故障。为了避免这些故障的发生，在改造设备和更换线路保护的同时，还要进行日常设备的维护与保护校验，不断提高继电保护工作人员的技能，以确保设备的最佳运行状态，并且还要做好每项故障的总结与分析记录，以快速、安全的方式消除故障，做好故障排除的准备。 5 继电保护装置未来的发展应用趋势 5.1 网络化 虽然受到数据通信手段的限制，很多继电保护装置只能对安装处的电气设备进行保护。但是继电保护设备除了切除部分的故障，还要保障整个电力网络的稳定运行，所以需要各个部分的紧密配合，从而形成了网络。通过网络的协调配置，各个单元和重合闸装置在分析运行和故障信息数据时协调动作，保证电网的安全稳定

16、。 5.2 多功能化 集保护、监控、数据通信为一体的继电保护装置可以说是一台多功能的计算机。它可以从电力系统中获取故障信息，又可以将被保护的信息和数据传至电力网。所以说，未来的继电保护装置在正常情况下是可以完成监控、数据通信等功能的。 5.3 智能化 随着其他人工智能技术在电力系统中的研究的开展，继电保护领域相应的研究也在不断的进行中，未来继电保护装置很大可能将会实现智能化。 结束语：继电保护系统是智能变电站中必不可少的。它是保证电网安全运行、保护电气设备的主要装置。是电力系统不可缺少的重要组成部分。电力保护系统是通过装置反映电力系统元件的不正常和故障信号，动作于发信号和跳闸，能迅速、正确地隔

17、离电力系统发生的各种故障，避免大面积地区的停电事故，以确保电力系统安全、稳定运行。它是通过缩小事故范围或预防事故来最大限度的保证用户安全用电的。继电保护装置是变电站安全稳定、节能经济运行的重要保证条件，其不稳定所造成的损失是不可估量的，所以保证其稳定地运行是减少损失必须的条件。因此，我们应从技术、管理等方面，尽量减少或避免继电保护装置隐含故障的发生，确保变电站的安全稳定性。随着继电保护在硬件与软件设施上的不断发展，以前系统功能上比较单纯隔离、切除等故障有了很大的改变。新的继电保护的动作速度越来越快、集成化程度越来越高、自动化程度越来越强、保护之间的联系也越来越紧密，相应能够实现的功能也越来越多。因此，继电保护工作者要继续在实践工作中不断的探索新的知识，不断的总结积累经验，推进继电保护系统的更安全稳定的发展。 参考文献： 1 潘炳利 试析智能变电站继电保护相关问题分析 科技创业家 2012（19） 2 徐晓菊，数字化继电保护在 110kV 智能变电站中的应用研究，J，数字技术与应用，2011(10）