智能变电站的继电保护措施分析

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浅析智能变电站继电保护

作者：江文波

来源：《城市建设理论研究》2013年第22期

摘 要：智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。由先进、可靠、节能、环保、集成的设备组合而成，以高速网络通信平台为信息传输基础，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能。而智能变电站的应用也将对继电保护技术产生重大影响。

关键词：数字化；就地间隔层；站域保护层

中图分类号： TM411+.4 文献标识码： A 文章编号：

科技发展的速度过快,目前我国的数字化变电站的继电保护技术仍存在着不少的问题。提出了继电保护技术在数字化变电站中的新局面,研究继电保护技术在数字化变电站中的应用,并对其技术的改进提出几点意见。

一、就地间隔保护实现方案

保护装置安装于智能控制柜或GIS汇控柜内，柜体按间隔分散布置于相应的一次设备附近，应根据电压等级、主接线形式、二次设备整体布置方案等，选择合适的保护就地化布置方式，保护装置就地化的趋势是光纤越来越长，电缆越来越短，并实现与一次设备的标准化连接，即“延长光缆，缩短电缆”。保护装置靠近被保护设备安装，缩短与被保护设备之间的距离，实现保护装置的就地化布置，是一种必然趋势，将保护装置作为智能组件，实现与一次设备集成安装，还面临许多短期内无法克服的困难。由于保护装置缺乏与被保护设备有效的安全距离，在事故状态下，可能与被保护对象“一损俱损”，起不到应有的保护作用。随着智能变电站技术发展，就地化间隔保护，可适当集成，但不能“为了集成而集成”，不能牺牲保护装置的可靠性，集成后装置的性能只能提高，不能降低。保护装置就地化布置要保证其安全稳定运行，除对装置本身可靠性要求更严格外，设计上还应考虑对现场温度、湿度、电磁感应、雷电流、开关开合时振动影响（如接点抖动，连接松动等） 采取相应的防范措施。保护装置就地化后，户外柜性能将直接影响到继电保护的可靠性，因此对柜内温湿度控制、电磁兼容等方面的要求更严格，应采用更高防护等级的柜体，且机柜的散热、驱潮、检修、防盐雾、屏蔽设计等都应更合理。保护就地化后，应积极推广远程维护技术，装置可以不设液晶显示屏，由装置面板灯和站控层MMS信息，代替装置液晶显示信息；同时装置调试接口，可支持WIFI 等无线技术，通过手持式显示终端，显示装置相关信息。就地化保护装置，应采用远程调试和就地调试相结合方案，两者相互补充，便于装置检修、调试。保护装置定期检修时，通过装置本体上的调试接口，进行系统测试。保护装置异常故障排查、恶劣天气情况下检修时，采用远程维护方式，在控制室将测试需求通过网络下载到测试仪中，测试仪按设定好的测试需求，实现功能测试。 龙源期刊网

关于智能变电站继电保护系统的运行的思考

摘要：在智能变电站运行中处理装置异常，也要本着不失去保护、尽量不破坏系统的原则进行，以保证电网运行的安全性。应针对过程层网络及其设备、智能终端、合并单元等新型设备，针对其影响程度，制定相应的运行处理规范。智能变电站的发展将对目前的技术管理和专业管理体系带来很大的冲击，应针对智能站的技术特点，研究新的技术管理方法和手段，为新技术的应用提供可靠的保障机制。

关键词：智能变电站 继电保护 运行管理 异常处理

作为变电站二次系统中的重要部分，继电保护系统长期以来建立了大量的设计、检验、运行等方面的规程和标准，形成了严谨、规范的技术管理体制，保证了电网的安全运行。随着智能变电站的发展建设，需要建立相应的技术管理体系，以进一步提高继电保护系统，乃至整个电力系统的安全运行水平。

1 正常运行以及操作

智能变电站在正常运行时，需要注意与常规站相比新增加的一些智能电子设备和过程层网络的运行，尤其是运行巡视和调度管理方面，应有相应的措施。考虑过程层网络的重要性，该网络及其交换机等网络设备应类比继电保护设备的调度权限纳入调度管理范围，公用交换机及相应网络，则宜由交换机所接智能电子设备的最高调度机构进行调度管理。与继电保护密切相关的智能终端、合并单元等，也应该按对应间隔的调度关系进行调度管理，母线合并单元、智能终端按对应母线电压互感器的调度关系进行调度管理。在现场正常运行巡视中，要注意检查智能终端、合并单元、网络交换机等通信状态正常，网络记录分析系统监测的网络状态正常；注意检查室外智能控制柜密封良好；注意检查监控系统显示的保护软压板，包括功能、出口、检修态等压板投退状态是否正确，正常运行中的智能电子设备“检修状态”压板不能投入，母线保护备用间隔应从母线保护中退出。智能站继电保护系统的操作，一般通过监控完成，注意操作前、后应在监控画面上核对软压板实际状态，包括“检修状态”等可能未操作的压板。操作中要注意，母线刀闸操作后，应检查确认母线保护中母线刀闸位置的指示状态正确；在投入或退出母线保护间隔检修压板时，必须在检修间隔无电流的情况下进行；主变一侧开关停运，且有工作，应投入主变保护相应侧的检修压板（退出相应侧的投入压板）、退出相应电压等级的母线保护对应间隔投入压板（投入母线保护对应间隔检修压板）；一次设备停运且本站端有工作，退出本间隔保护失灵启动和母线保护相应间隔投入压板（投入母线保护相应间隔检修压板），恢复送电前应检查母线保护、合并单元、智能终端等二次设备运行

瓣　专论　分析智能变电站继电保护配置中的几个重要问题　徐凯　国网宁夏电力公司石嘴山供电公司　【摘要ｌ电网改革作为我国电力工程的重点，其建设和发展对变电站　继电保护提出了更高标准的要求，广域交互信息技术的出现则为提高继电保　护提供了可行性思路。因此，在未来研究智能变电站继电保护设备方面，我　们需要对继电保护元件进行改进，并继续研究广域电网保护的新方法新思　路，把广域式电网保护、站域式电网保护和就地隔离保护有机统一到智能电　网保护中。　【关键词ｌ智能电网；变电站；继电保护　１　智能继电保护的机遇　随着智能电网发展，传统型继电保护配置不足逐渐显现出来：传　统继电保护配置中，不同配置间没有统一协议，只能靠特定参数值相配　合。为了保证保护动作选择性，不可避免要对多种继电保护设备多次调　试，相互迁就。但是我国电力供求状况呈逆向分布，发电站主要分布在　西、北部，用电大户集中在中、东部和南部沿海地区，供求两地相距甚　远，要求采用远距离，超高压或特高压的输电方式来达到供求关系平　衡。在这样复杂的现代电网运输中，依靠固定参考值配合的分段继电保　护配置无法保证可靠的动作选择性，且在长距离运输中，各段变电器的　相互定值配合也不能发挥各自最大作用，造成浪费。智能电网时代要求　建立与其匹配的智能继电保护，而广域信息交互技术的出现为智能继　电保护发展提供了可能性。从目前技术发现和应用来看：（１）变电站设　立局域以太网，高压变电站间铺设的ＳＤＨ电力光纤网等为继电保护系　统提供了信息共享平台。（２）全球定位系统和互联网的应用，实现了电　网多点实时监测（３）在ＩＥＣ６１０８５通讯标准基础上建立起来的智能变电　站，使得变电站所有工作数据数字化。这些应用都为智能继电保护提供　了技术帮助。　２．现有继电保护方案存在的局限性　随着我国西电东送、特高压等大规模电网的建设，电网短路电流大　幅度攀升，在出现故障时容易发生连锁反应，对电网安全带来很大威　胁，现有的继电保护配置方案已经不能适应电力系统发展的要求，主要　问题如下：继电保护系统以切除故障为目标，对故障切除后电力系统的　运行情况不予反映，无法起到保护故障后电力系统的作用，可能出现因　为继电保护装置正确动作而造成其他元件的工作异常，甚至有时保护装　置正确动作，但电力系统却出现瓦解。保护动作判据都是基于本地测量　数据，其选择性要求继电保护只能保护本地网络，没有考虑故障对整个　电网的影响，难以对运行方式不断变化的客观系统做出全面的反映。保　护装置相互之间缺乏有效的协调，难以实现系统全局的安全稳定运行，　在某些情况下（如发生联锁故障）会恶化系统的运行状况。常规的后备保　护虽然有比较大的保护范围，但其选择性的获得要以牺牲快速性为代　价，动作时间过长。有时候难以发挥应有的保护作用。现有的继电保护　配置当中，后备保护的时限整定遵循阶梯时限原则，为了保证选择性，　后备保护的动作时限可能高达数秒。在电网规模和复杂程度越来越大　的情况下，要作到后备保护之间的相互配合越显困难，至今仍无法很好　的解决。　３．智能继电保护配Ｉ的主要内窖　智能电网的迅猛发展，给智能变电站继电保护配置带来了挑战和　机遇，研究和提升智能继电保护配置主要从硬件和软件两方面入手，硬　件是指研究智能继电保护配置的元件保护，软件是指继电保护配置中的　广域保护系统。　３．１智能继电保护配置的元件保护　３．１．１主设备保护　继电保护装备的主设备保护应该注意保护发电机和变压器：要防　止发电机内部短路，要特别注意匝与匝之间的绝缘，深入精确化校对电　压器灵敏度，整定计算等，发电机接地保护要可靠；后备保护中的反应　限过流等要与发电机的承受力相统一，变压器保护的重点仍然是识别　励磁涌流，研究和发现变压器故障计算新原理仍是保护研究的重心。　３．１．２线路保护　智能继电保护的线路保护分为交流线路保护和直流线路保护两方　面：在远距离保护下，交流线路易受到高电阻接地影响，回避负荷能力　差，在系统震荡时发生短路，同时在同杆架设双回线中。　３．２智能继电保护配置的广域保护　以数字化信．ｆｌ，技术为基础，借鉴于广域式信息交互技术的广域电网　保护，在智能继电保护配置中大放光彩。广域电网保护是指在智能变电　站一级配置数字化和二级配置网络化的前提下，把整个电力网络看做　一个整体，利用全球定位、网络通信、实施监测、分析判断等技术，选择　最适合的方法控制或隔离发生故障的设备。　３．２．１广域电网保护的内涵广域保护融汇电力系统多点、多角度信　息，运用微型处理器对信息进行精确判断分析，对故障做出快速、可靠　和精确的隔离或切除保护。　３．２．２广域电网保护的特点　通过上述广域保护的定义得出广域保　护系统的特点如下：实时可靠地采集电力系统多点信息。全球定位系统　技术、数字化信息技术的发展，为电力系统的广域测试提供技术支持，　基于相量测试单元的广域测试系统为电力系统实现实时可靠测试提供　了可能，满足智能电网大空间和同时间要求。支持多种电源接入电网，　广域保护将电力系统看做一个统一的整体，可以实时保护接入的多种　电源，并依据程序准确判断调整以期适应多电源接入电网。自我控制能　力。广域保护具有自我控制能力，可以在故障出现并隔离后，系统依据　现实做出自我调整以期实现电力系统安全稳定运行。广域保护自我控制　能力是为了防止大范围连锁故障出现。　４，智能继电保护配置的主■方式　根据保护范围不同，智能继电保护系统可分为三种保护方式，即广　域电网保护，站域电网保护和就地化间隔保护相互配合的组成方式，这　三种保护方式各自有着不同特点。　４．１广域电网保护，可以保护包括中心站在内的十几家变电站。中心　站利用决策主机收集所包含的所有厂站信息，以其保护的单位元件为主　要保护对象，通过分析判断所收集到的信息进行故障保护。区域保护可　靠性最强，故障检测角度最为全面，同时对决策主机处理能力要求也最　高。　４．２站域电网保护，主要是作为一个变电站的后备保护，保护范围　小干区域电网保护，是站域中心机利用收集到的变电站各个元件的信　息，分析判断其存在故障完成保护。站域电网保护对主机计算能力，处　理能力要求低于广域电网保护。　４．３就地化间隔保护，主要是保护相应的具体一次设备。保护装置　根据主接线方式、电压等级等具体方案，安装于ＧＩＳ汇控柜或智能控制　柜中，柜体按间隔散布在具体设备附近。分布在设备附近的保护装置各　自采集本地信息并与其它信息互相分析交换完成保护动作。就地化间隔　保护方式灵活，对单一决策依赖小。但是信息庞杂，重叠率高，交互性　差。　５．结语　综上所述，随着信息技术和网络技术发展，智能电网成为我国电网　技术改革的重要方向。作为智能电网的第一道保护防线，变电站继电保　护作用不可小觑，为与智能电力大环境相和谐，变电站继电保护配置也　需进一步升级为智能保护配置，全面实现电网智能化保护。本文通过整　合以往继电保护配置原理，结合目前智能电网改进和发展过程中继电保　护的经验教训，对未来智能变电站继电保护配置进行展望和探讨。　参考文献　［Ｉ】卢孟杰．新一代智能变电站继电保护的研究和探讨【Ｊ］．科技　风，２０１　３（０１）．　【２］王增平，姜宪国，张执超．智能电网环境下的继电保护［Ｊ】．电力系　统保护与控制，２０Ｉ　３（０１）．　［５】谭志杰．智能变电站继电保护配置的展望和探讨【Ｊ】．经营管理　者，２０Ｉ２（１２）

技术与应用　

智能化变电　站继　电保护方案研究　

刘泊辰　

（山东淄博供电公司变电检修工区，山东淄博　２５５０００）　

摘要　根据国家电网公司的整体部署，各省已深入开展智能变电站试点工程的建设及运行工　作，取得了广泛的经验。本文对比了智能变电站与传统变电站的继电保护，提出了站内各设备的　

保护配置方案及ＧＯＯＳＥ组网方案，对智能变电站的继电保护进行了探索性的研究。　

关键词：智能变电站；继电保护；ＧＯＯＳＥ组网方案；保护配置方案　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｐｒｏｇｒａｍ　ｉｎ　Ｓｍａｒｔ　Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　

ｆ　Ｂｏｃｈｅｎ　

（Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｚｉｂｏ　Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　Ｗｏｒｋ　Ａｒｅａ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｚｉｂｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　２５５０００）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｌａｎ　ｏｆ　ＳＧＣＣ，ｍａｎｙ　ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙ　ｃａ￣ｉｅｄ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　

ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｍａｒｔ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｐｉｌｏｔ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ　ａｎｄ　ｇｅｔ　ａ　ｗｉｄｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ．Ｔｈｉｓ　

ｐａｐｅｒ　ｃｏｍｐａｒｅｓ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｍａｒｔ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｒｅｌａｙ　ａｎｄ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｒｅｌａｙ．Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　

ｏｆ　ｓｔ￣ｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ＧＯＯＳＥ　ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｅｘｐｌｏｒａｔｏｒｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｍａｒｔ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｆｉｎｓｈｅｄ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｍａｒｔ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ＧＯＯＳＥ　ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ