浅谈数字化变电站继电保护优化配置

浅谈数字化变电站继电保护优化配置

冯中号

（江西迅能电力工程有限公司江西南昌330096）

摘要：当前，科技的持续发展使得计算机技术以及人工智能等方面的技术得以快速的发展，继而数字化变电站这个概念已经在我国得到了高度的普及。同常规变电站相比，数字化变电站的继电保护采用的方法有着很大的不同。为了使当前数字化变电站继电保护中遇到的问题以及未来技术发展过程中将会出现的问题得到很好的应对与解决，当前一项重要的举措就是对数字化继电保护的优化配置进行研究。

关键词：数字化变电站；继电保护；优化配置

一、数字化变电站的概念

数字化变电站是指按照IEC61850标准和通信规范的基础建立，由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建的装置，能够实现变电站系统内部电气设备之间的信息交换与智能运作。其中，智能化一次设备包括光电互感器、电子互感器和智能化开关等，网络化二次设备分层包括间隔层、过程层和站控层。

二、继电保护技术

当电网出现故障时，用最快的速度隔离故障点就是继电保护在电网运行中的作用，在这个过程中，继电保护装置需要具备的特征为：灵敏性、可靠性、选择性与快速性。伴随当前科学技术的不断发展，继电保护技术当前已经迈入了一个高级阶段，不仅能够实现电力系统暂态故障信息的分析，还能使用基波判别故障信息。继电保护系统主要环节可以分为：模拟量采集、A/D变换、逻辑运算、输入/输出环节、模拟量采集来自互感器、跳闸输出至断路器。

当前的数字变电站继电保护装置已经在外部环境上发生了明显的变化，此时的电力系统同以往不同，已经由当前的“保护系统”取代了以往的“保护装置”，不需要继电保护还维持之前的独立性了。想要使数字化变电站继电保护装置得到保护水平的有效提升，就需要同数字变电站自身的特点进行结合，对站控层以及间隔层方面的保护系统加强研究。鉴于数字化变电站正在朝调控一体化的方向发展，各级调控技术支持系统都需要高度的实现互相之间的联通，处于这个有机系统的大环境中，各种信息的处理量都是十分巨大，并且还会持续不断地发出很多不同种类的信号，尤其是当数字化电网中发生故障时，人工方式是无法实现对其的指挥与调度的。

针对各种故障告警信息而言，继电保护系统能够有效的实现对其的检测，同时还能按照已经设定好的方案对其进行分析与过滤。面对发生的电网事故，继电保护系统能够发出最为合理的保护动作，使整个数字变电站都能够通过科学的故障处理措施得到持续有效的运行，从而保障整个区域得到正常的供电。随着数字化的逐步推进，数字变电站的工作人员数量也随之不断地减少，那么继电保护装置在同调度指挥中心之间进行交互时，则需要对交互能力进行全面的加强，使继电保护装置作用下的整个线网都能够稳定的发挥出应有的作用。

三、数字化变电站给继电保护带来的影响

3.1继电保护的二次接线被简化

与传统变电站不同数字化变电站的过程层设备采用了电子式电流互感器（ECT）和电子式电压互感器（EVT）从而实现了电压、电流等状态量的全数字化输出。同时采用光纤作为通信传输通道不仅大大增强了信息传递的抗干扰能力，还完全摒弃了传统CT和VT必须具有的二次交流回路彻底消除了二次回路开路及短路接地等问题，真正实现了一次系统与二次系统之间的电气隔离。此外，在数字化变电站的过程层中采用智能开关作为现场接收并执行各种控制命令的终端设备断绝了主控室中保护及测控设备与现场执行控制机构之间的直接电气联系。这样不仅使变电站中各个单元的分界面更加鲜明，避免继保人员在操作现场发生误触碰和误操作等事故，同时还使二次回路的接线设计大为简化，特别是继保装置的I/O插件大为减少。

3.2继电保护的配置被简化

通过应用GOOSE（通用对象）通信技术），实现了通信直接面向变电站事件，使得整个变电站的各种实时信息可以在同一标准平台上得以传递和共享，进而大大简化了继电保护的配置。

四、数字化变电站继电保护优化配置方案

4.1常规保护配置方案

常规保护方案是基于原来的保护原理按对象进行针对性的保护，与互感器保护的原理一致，不改变原来的保护类型与逻辑图，只是用数据采集光纤通信接口代替原有的插件。需要将原来的插件改为光纤通信接口，其中I/O改为GOOSE接口，CPU的处理方式也要相应改变为通信接口进行。只需要根据压板投退保留一些开入，利用智能操作箱对其余的部分进行取消或者转移，由此以往实验与模拟工作即可无需在进行，可直接进行。常规保护方案不仅较为复杂而且配置条件要求较高，增加了技术的难度和费用的投入。即使常规保护方案更具稳妥性，由传统的保护升级到了数字化保护，使之优势凸出，但复杂性和高要求使之必然不能成为可持续运用的方案。虽然变电站常规保护配置方案是当下很多变电站常用的一种方式，但它具有网络结构复杂、应用设备多等缺点，难以满足现代数字化或智能化变电站继电保护要求。

4.2数字化集成保护配置方案

科技在飞速发展，数字化变电站继电保护技术也在不断的发展，而系统保护配置的意义就是在智能化一次设备和网络化二次设备的广泛应用以及IEC61850的基础上，达到变电站内信息共享和互操作的目的，从而实现对变电站的全面的保护，而系统保护配置也正是在此基础上形成的一种保护配置方案。在双重优化配置原则指导下设计的系统化保护方案能够实现两套系统互不干扰，既能独立运行又可同时运行，互相辅助。此外，两套系统的配置原理相似，区别较小，虽运行较为简单但分析全面。上述系统化保护方案虽然在信息的获取、问题的分析、信息的共享方面具备明显优势，但并非至善至美亦存在一定的不足。例如，在运用中经过多次的改善，系统化保护方案相比传统保护虽然结构更加简单，装置数量更少，运行更简单，但在具体运行中简单的机构对于相关配置的要求和性能提出了更高的要求，不仅考验着工作人员的技术水准而且要求一定的经济支持。

4.3主变保护配置方案

主变保护是保障变电站稳定运行的重要环节之一，虽然以上介绍了诸多数字化变电站的保护方案但随着社会的发展以及人们对于电力稳定供应要求的日益提升，保障变电站的稳定运行显得各位重要。因此，对于主变保护的优化方案的制定必须要做到科学化，合理化，慎重处理。主变保护配置主要采用了双重化保护，其中一个是电量保护另外一个则是非电量保护。它的电量保护配置主要设置了软压板和硬压板两种，其中功能软压板负责投退。

结语

随着人们生活水平的不断提升，对于电力资源的需求量也在逐渐提升，这样就需要将可靠的电力资源为人们的用电需求提供出来。尽管数字化变电站的出现，大大地弥补了传统变电站中的不足支撑处，但是，一些新的设备和技术的出现，也为当前的继电保护工作带来了新的挑战，因此，在这样的背景之下，提升智能电网继电保护的可靠性，是当前一项非常重要的工作。

参考文献：

[1]周得柱.浅谈数字化变电站技术及其对继电保护的影响[J].科技资讯，2013.

[2]蓝海涛.数字化变电站继电保护二次安全措施规范化的建议[J].智能电网，2014.

作者简介：

冯中号（1986.6），男，籍贯：陕西省安康市，专业：电气工程及其自动化，研究方向：电力系统继电保护。