论文部分内容阅读
【摘 要】 智能变电站是智能电网的重要支撑节点，建设智能变电站具有重大的技术和经济意义。作为各项新技术推动下的智能变电站，其发展必然会经历一个长期的阶段，而随着智能电网和技术的进步，关于智能变电站的技术规范也会在实践中逐步完善。本文从智能变电站的架构体系出发分析其关键技术，对智能变电站重要技术进行了简单分析。
【关键词】 智能；变电站；保护
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。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。
一、智能变电站的继电保护配置机构。
智能变电站的是在自动化一次设备基础上加上网络化二次设备，以IEC61850通信规范为前提，实现信息的共享和交互性，并具有继电保护和数据管理等功能的现代化变电站。智能变电站可以分为三个层次，即现场间断层装置、中间网络通信层、后台的操作层。过程层包括合并单元、智能终端和接口设备，其核心设备是交换机。间隔层承担着对设备进行保护和控制的作用，对间隔层数据的实时采集以及控制命令发出的优先级别等，开展操作同期以及其他控制功能，承担承上启下的通信功能。控制层的主要设备是主机、运动装置、规约转换器等。主要功能是，对全站数据信息的实时汇总，对数据库的刷新，并把收集到的信息传送到监控中心接受指令，向间隔层和过程层传递指令。另外，可以根据不同运行方式，预先结合离线定制整定算法，确定几套定值整定方案，确定系统运行中发生状况时，保护相应切换到预先设定好的一套定值区。
智能变电站按照对象进行保护装置的配置，如主变保护、线路保护、母线保护等，和采用常规互感器时一样，只不过将原来保护装置的交流量输入插件更换为数据采集光纤接口，用以太网统一传输GOOSE以及采样值。
二、继电保护的常见问题分析。
继电保护装置对于设备运行中出现的故障，都要坚持不误动的原则处理，尽量不失去保护、不破坏系统去对事故装置进行处理，来保证电网运行的安全。随着电网的覆盖范围越来越大，短路电流故障的发生也随之增大，TA伏安特不能满足电网要求，引起故障延迟切除和区外故障误动等。变电站直流系统接地引发继电保护错误跳闸。由于继电保护保护定值设置项多，控制字和跳闸矩阵设置出现问题。在用电季节性高峰期，容易发生超负荷，智能变电站检查、切换的工作量大，容易出现错误。110kV及以下系统采用远后备，无母差保护，备自投等，上一级保护难起后背作用，进一步扩大事故，造成供电中断等。二次回路问题，继电保护涉及到的二次回路数量较多、接线复杂，常常是故障频发环节。设备检验时，通常会注重检查设备本体，忽视对二次回路接线检查，所以运行中会出现二次回路接线故障。比如开口三角N与L、PT切换时失去了零序电压，造成回路不畅通等。
三、智能变电站的继电保护配置。
1、在智能变电站的发展进化中，继电保护经历了由模拟式到数字式保护的过程。智能变电站中的智能化一次设备和网络化二次设备，使各个电气设备能够达到信息共享和交互性操作。在分层配置的继电保护方案中，线路保护、变压器保护等安排在过程层，直接可以取得MU智能操作的数据信息和采样，不必经过过程层的交换机。多间隔的母线保护配置在间隔层，获得数据信息需要经过过程层的交换机。智能变电站的站域保护管理单元，在后台控制层。
2、在分層配置方案里，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，直接和MU智能操作箱进行信息交流，并且不受网络信息瘫痪的影响，进行脱机交换。在智能变电站完全实现了保护性能，消除了传统中继电保护人员对网络安全的担心。在该方案中，对后台控制进行了集中控制和决策，只要是对变电站的所有设备进行统一的监控和保护。这些设备包括，线路负荷保护，线路重合闸，电源备自投等。这些没款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。
4、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，所以跨间隔数据同步性测试十分必要。
四、智能继电保护配置的主要方式。
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。
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。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。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。
2、站域电网保护，主要是作为一个变电站的后备保护，保护范围小于区域电网保护，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。
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。
五、结语
电网改革作为我国电力工程的重点，其建设和发展不可避免地影响了智能变电站继电保护环境，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，需要重点考虑：（1）对继电保护元件进行改进。（2）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。
参考文献：
[1]谢明宏.大型发电机变压器继电保护研究[J].魅力中国，2009（7）.
[2]张毅凯.谈继电保护与一次设备的配合[J].企业家天地，2010（10）.
[3]冯少辉.浅析电力系统继电保护的应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010（7）.
[4]庞燚.浅谈变压器运行安全与继电保护[J].科技促进发展：应用版，2010（2）.
[5]天津首座智能化变电站今年底竣工[J].四川水力发电，2010（5）.
【关键词】 智能；变电站；保护
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。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。
一、智能变电站的继电保护配置机构。
智能变电站的是在自动化一次设备基础上加上网络化二次设备，以IEC61850通信规范为前提，实现信息的共享和交互性，并具有继电保护和数据管理等功能的现代化变电站。智能变电站可以分为三个层次，即现场间断层装置、中间网络通信层、后台的操作层。过程层包括合并单元、智能终端和接口设备，其核心设备是交换机。间隔层承担着对设备进行保护和控制的作用，对间隔层数据的实时采集以及控制命令发出的优先级别等，开展操作同期以及其他控制功能，承担承上启下的通信功能。控制层的主要设备是主机、运动装置、规约转换器等。主要功能是，对全站数据信息的实时汇总，对数据库的刷新，并把收集到的信息传送到监控中心接受指令，向间隔层和过程层传递指令。另外，可以根据不同运行方式，预先结合离线定制整定算法，确定几套定值整定方案，确定系统运行中发生状况时，保护相应切换到预先设定好的一套定值区。
智能变电站按照对象进行保护装置的配置，如主变保护、线路保护、母线保护等，和采用常规互感器时一样，只不过将原来保护装置的交流量输入插件更换为数据采集光纤接口，用以太网统一传输GOOSE以及采样值。
二、继电保护的常见问题分析。
继电保护装置对于设备运行中出现的故障，都要坚持不误动的原则处理，尽量不失去保护、不破坏系统去对事故装置进行处理，来保证电网运行的安全。随着电网的覆盖范围越来越大，短路电流故障的发生也随之增大，TA伏安特不能满足电网要求，引起故障延迟切除和区外故障误动等。变电站直流系统接地引发继电保护错误跳闸。由于继电保护保护定值设置项多，控制字和跳闸矩阵设置出现问题。在用电季节性高峰期，容易发生超负荷，智能变电站检查、切换的工作量大，容易出现错误。110kV及以下系统采用远后备，无母差保护，备自投等，上一级保护难起后背作用，进一步扩大事故，造成供电中断等。二次回路问题，继电保护涉及到的二次回路数量较多、接线复杂，常常是故障频发环节。设备检验时，通常会注重检查设备本体，忽视对二次回路接线检查，所以运行中会出现二次回路接线故障。比如开口三角N与L、PT切换时失去了零序电压，造成回路不畅通等。
三、智能变电站的继电保护配置。
1、在智能变电站的发展进化中，继电保护经历了由模拟式到数字式保护的过程。智能变电站中的智能化一次设备和网络化二次设备，使各个电气设备能够达到信息共享和交互性操作。在分层配置的继电保护方案中，线路保护、变压器保护等安排在过程层，直接可以取得MU智能操作的数据信息和采样，不必经过过程层的交换机。多间隔的母线保护配置在间隔层，获得数据信息需要经过过程层的交换机。智能变电站的站域保护管理单元，在后台控制层。
2、在分層配置方案里，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，直接和MU智能操作箱进行信息交流，并且不受网络信息瘫痪的影响，进行脱机交换。在智能变电站完全实现了保护性能，消除了传统中继电保护人员对网络安全的担心。在该方案中，对后台控制进行了集中控制和决策，只要是对变电站的所有设备进行统一的监控和保护。这些设备包括，线路负荷保护，线路重合闸，电源备自投等。这些没款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。
4、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，所以跨间隔数据同步性测试十分必要。
四、智能继电保护配置的主要方式。
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。
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。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。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。
2、站域电网保护，主要是作为一个变电站的后备保护，保护范围小于区域电网保护，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。
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。
五、结语
电网改革作为我国电力工程的重点，其建设和发展不可避免地影响了智能变电站继电保护环境，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，需要重点考虑：（1）对继电保护元件进行改进。（2）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。
参考文献：
[1]谢明宏.大型发电机变压器继电保护研究[J].魅力中国，2009（7）.
[2]张毅凯.谈继电保护与一次设备的配合[J].企业家天地，2010（10）.
[3]冯少辉.浅析电力系统继电保护的应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010（7）.
[4]庞燚.浅谈变压器运行安全与继电保护[J].科技促进发展：应用版，2010（2）.
[5]天津首座智能化变电站今年底竣工[J].四川水力发电，2010（5）.