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摘 要：针对变电站二次继电保护装置的应用设计，做了简单的论述，总结了应用设计把控要点。首先，对智能变电站二次继电保护技术做了分析。其次，结合变电站建设实例，论述了二次继电保护系统的具体应用。最后，整理了有关高效应用二次继电保护系统的设计策略。从智能变电站运行视角来看，二次继电保护装置的应用，起到了积极的作用。若想充分发挥其功能作用，必须要做好应用设计质量的把控，保证变电站安全稳定运行。
关键词：智能变电站；二次继电保护装置；应用设计；设计要点
中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0081-02
现代电力系统中，继电保护发挥着重要的作用，具体体现如下：①提高电力系统数据信息的安全性。以往使用的保护设备，其保护性能不强，难以起到较好的保护作用，在降低故障发生率方面存在不足。而二次继电保护装置的应用，不仅保证数据信息的安全，还能够防护、监控电力系统。②降低电力系统运行成本。因为二次继电保护在装置结构简单，安装操作便捷，减少了电网运行投资。③保护性能好。二次继电保护装置使用的材料多为绝缘材料，能够起到保证装置高性能运作的作用，不仅不会被腐蚀，而且增强了保护作用。④能源消耗少。目前，市场上的二次继电保护装置，在实际应用中，能源消耗比较小，故障反应速度快，诊断率较高。基于上述优点，二次继电保护装置被广泛的应用。
1 智能变电站二次继电保护技术概述
智能变电站的快速发展，带动着二次继电保护装置的应用，此装置的应用，主要形式为二次继电保护系统，为变电站的核心，影响着其运行的安全性以及稳定性，也是运维管理的重点。从系统构成角度来说，包括继电保护系统和监控系统等，利用互感器相互连接，实现对变电站所有设备的全面监控。从变电站目前应用的继电保护技术来说，存在着以下差异：①保护配置和组屏方案。从各个区域来说，华东地区电网配置，需要两面保护屏；东北地区和华中地区则需要三面保护屏；华北地区较多，配置四面保护屏。地区不同，保护屏配置差异，体现在电气量和操作箱方面。在220kV保护线路中，东北地区和华东地区的电网，多使用一面操作屏和两面保护屏。东北电网中，一面保护屏中，配置了失灵启动装置和操作箱等。四川以及重庆的电网，多配置两面保护屏。②操作箱以及重合闸配置差异。在东北地区以及华中地区的电网配置中，220kV线路通常设置1套操作箱，是独立配置的。四川地区、重庆地区、华中部分地区，是在保护屏上布置。220kV双子母线多在线路中，配置重合闸，一般来说东北地区要布置在2套线路中，一套运行，一套备用。若想保证二次继电保护技术的应用效果，需要做好二次继电保护装置的应用设计把控，确保装置功能得以充分发挥。
2 智能变电站二次继电保护装置的应用设计实例
2.1 案例概述
以某220kV变电站为例，随着区域经济的快速发展，带动着用电负荷的增加，变电站在高负荷情况下运行，极易出现用电过载的情况。比如，在2008年夏季，变电站最高运行负荷是526MW，用电高峰期，负载率达到95%，常见用电过载在情况。除此之外，常规变电站采取的是人员值守方式，加之设备老旧，影响着供电的可靠性，威胁着电网运行的可靠性。基于此，决定对变电站进行智能化改造升级，通过增强变电站的继电保护能力，保证区域供电的安全性和稳定性。现结合此变电站升级改造实践，分析二次继电保护装置的应用设计[1]。
2.2 综合自动化系统
此智能变电站升级改造，运用计算机监控系统开展设计，要求实现无人值守。变电站设计，采用的为分布式网络结构，实现和变电站内的智能化通信。利用分布式网络结构，实现变电站内部电气设备信息共享以及通信。从网络架构角度来说，主要分为站控层、间隔层以及过程层。基于计算机控制，遵循IEC61850规则，开展智能变电站综合自动化系统建模。选择有源电子电压传感器装置或互感器装置，支撑信号传播。组网模式为太网双星模式，网络过程层采取的是点对点以及网络化传输形式。将二次设备布置在主控室内；将35kV设备布置在对应的开关柜上。主变压器装置以及220kV部分，设置独立测控装置，10kV以及35kV设置一体化测控装置。220kV以及110kV线路使用有源电子组合电路以及电压互感器装置，进行信号传输。系统主变压器，选择的是纯光学电流互感器，35kV间隔使用普通电流互感器装置，220kV以及110kV母线电压互感器使用的电压互感器装置是电子式，35kV母线电压互感器采用常规的电压互感器。380V电容器部门采用常规的电压互感器[2]。
2.3 二次接线
智能变电站二次继电保护系统的设计，二次接线主要涉及到以下内容：①二次设备布置。在智能变电站内，布置控制室與继电保护室以及操作员工作站等。在继电保护室内，布置主变压器装置和线路以及母线设备等。在开关柜上，布置35kV测控保护一体化装置和220V智能控制终端。在独立控制柜上，布置110kV开关设备智能终端。在变电站的蓄电室内，布置2个蓄电池。合并单元以及间隔保护一面屏；220kV母线或者110kV母线合并单元依据电压等级一面屏；将35kV母线以及主变，布置在同个控制柜。②计量和测量。按照国家相关规定，此变电站工程计量点，选择为主变压器端计量，配置的电能测量仪表，属于电子式。计量点选择在220kV线路，分别配置2只计量仪表。以110kV用户变线路为电能计量点，布置在1只电量测量仪表。若将35kV部分主变间隔设计为普通电量计量点，布置1只模拟量信号采集仪表。③防误闭锁以及同期。智能变电站防护系统总计三层，具体包括站控层防护和间隔层防护以及电气闭锁，斩空层防误在主要构成包括防误闭锁软件和电脑钥匙以及锁具。其中，间隔层防误主要包括测控装置硬件部分以及软件部分，同期点具体包括110kV以及220kV断路器，站控层负责监测动作过程信号[3]。 2.4 二次回路参数和辅助电源系统
此变电站二次回路参数如下：①流电压220V；②交流电压为380V/2220V；③交流电流为1A。此智能变电站设置了一套连续运转的交流电源装置，布置在继电保护室内部，能够为各项工作的开展提供充足的电源，比如监控设备和综合自动化系统运行等。继电保护室内布置1套电源测试屏，方便开展设备调试。配电屏负责提供电源，满足继电保护实验的基本需求。除此之外，继电保护室内还布置了二次交流屏，为继电保护以及自动化装置中的部分设备，提供充足的电源。
2.5 火灾自动报警系统
此智能化变电站升级改造中，对于继电保护室，除了布置了上述系统外，还布置了火灾自动报警系统。通信系统运行，采取的是有线传输方式。设置的火灾报警系统，主要构成包括联动控制主机和消防电话主机以及功率放大机等。若发生火灾，利用温度传感器和烟敏传感器等，将收集的信号，传送到联动控制主机，由主机负责信号处理和发布指令，驱动声光报警器，及时发布火灾警报[4]。
2.6 直流系统
此智能变电站，依据电力工程直流系统设计技术规程相关规定，采取负荷计算方法，计算阶梯负荷，蓄电池容量设计时，要分别考虑正常工作负荷以及出现事故工况的100负荷计算。一般来说，事故负荷依据2h计算，系统使用220V直流系统，作为测量系统和中控系统以及继电保护系统等。使用2组型号为400AH蓄电池，将其和自动化高频开关相互组合，形成电源装置。直流系统采取的是单母线分段界限形式，使用高品质智能化开关电源整流器组成成套装置，包括充电屏和进线屏等。采取直流分配供电形式，监控设备和主变继电保护装置，采取的是辐射网络方式进行供电。开关柜的控制闸，采取的是双回路供电形式，照明设备和应急照明设备采取独立供电形式[5]。
3 智能变电站二次继电保护装置的应用设计要点
3.1 做好二次继电保护装置设计分析
智能变电站二次继电保护装置的应用设计，要做好二次继电保护装置分析具体如下：①短引线保护和重合闸三级跳设计。在500kV线路上的二次典型设计，若采取双套短引线保护形式，则可在隔离开关情况下，采取串联的方式组屏，或者不设置断路器保护屏。在220kV接线中，则需要设置重合闸，自动保护线路，其余配置能够忽略。②电压切换箱以及操作箱接线设计。采取二次典型设计，必须要按照原有的双重配置，采取单位的方式输入，保证能够在切换回路异常状态下，快速退出一套配置。对操作箱，能够不设置操作电源切换回路的，要设置断路器，发挥防跳功能，箱体内部要布置2套继电器。③母线和断路器失灵保护设计。依据经验，结合对失灵保护电流的分析，在进行智能变电站二次继电保护装置应用设计时，对220kV双母线的配置，要采取双重化标准。其中1套在启用时作业，剩余1套在失灵时发挥保护作业。可取消独立的失灵启动装置，利用电流来判断母线保护[6]。
3.2 继电保护系统的编制
随着科学技术的快速发展，微电子技术被不断地推广应用，在继电保护装置中，发挥着重要的作用，推动着电力系统朝向智能化和自动化方向发展。在具体应用的过程中，使用二次继电保护装置，其在电压输入和输出方面有着极大的差异，增加了保护装置运行以及管理难度。对于此问题，相关部门和企业高度重视，提出了系列解决以及应对策略，能够为继电保护工作的开展，提供准确的分析。开展智能变电站二次继电保护装置的应用设计，要基于相关技术规程，对企业标准开展优化以及整合，实现科学配置以及合理优化，为智能变电站二次继电保护技术的应用，提供有力的保障[7]。
3.3 做好常见问题的把控
在开展智能变电站二次继电保护装置的应用设计时，要做好常见问题的把控，具体如下：①220kV及以下变压器保护，在配置220kV变压器谁，要尽量选择三相式三卷变压器，依据技术规程相关要求，通常设置瓦斯保护以及差动保护，在高压侧以及中压侧都设置负荷电压闭锁过流保护和间隙保护以及零序方向过电流保护；在低压侧布置复合电压闭锁过流保护。各侧复合电压闭锁过流保护以及零序方向过电流保护综合，能够充分反映变压器内部以及各个母线等的接地故障、相间故障[8]。②要做好相关专业的协调。智能变电站二次继电保护装置的应用设计，为保证设计功能的发挥，要做好和相关专业协调。系统保护对通信设备的要求，每个规定都不同，因此在进行设计时，要做好协调统一，对系统继电保护以及系统通信方面，要做出明确的规定。比如，对50km以下的短线路，若条件允许，建议实现双光缆线路。若无法实现迂回光缆路由的同塔双回线路尽量设置双光缆。若1回线路的2套纵联保护，其全部复用通信专业光端机，要利用2套通信设备进行传输。③明确对一次设备的要求。一般来说，对断路器的要求不高。为了能够简化二次回路，以免常电缆开入造成保护误动，在二次典型设计中，规定断路器三相不一致保护，而且断路器防跳以及跳合闸压力闭锁等功能要由断路器本体机构箱实现[9]。
4 结束语
综上所述，智能变电站二次继电保护装置的应用设计，要从多个方面加以分析，最大程度上保障装置应用设计的合理性和完整性。在具体实践的过程中，要做好二次继电保护装置设计分析，继电保护系统编制，做好常见问题的把控。通过采取系列措施，做好设计质量的把控。
参考文献
[1]吴 琴，洪 浪.变电站二次继电保护设计方法及问题研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2018（04）：169～170.
[2]王 蔚.智能變电站设计中二次继电保护稳定控制系统的应用分析[J].科技风，2017（24）：189.
[3]王东明.继电保护技术原则在变电站二次设计中的应用[J].电子测试，2017（23）：36～37.
[4]许新锋.二次继电保护稳定控制系统在智能变电站的应用设计[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2017（06）：162～163.
[5]曾 娟.二次继电保护装置在智能变电站的应用设计[J].电子测试，2016（24）：141～142.
[6]汪 赟.二次继电保护自动化装置在智能变电站的应用设计[J].科技与创新，2016（21）：153.
[7]丁敬雷，于国宾.继电保护技术在变电站二次典型设计中的应用[J].电子技术与软件工程，2016（16）：246.
[8]李书田，杨红培，金 翼，魏 勇，张乔宾.变电站继电保护装置集中打印方案设计及工程应用[J].电子设计工程，2016，24（15）：56～59+63.
[9]郭 敏，乔 欣.二次继电保护装置在智能变电站的应用设计[J].电子制作，2015（02）：15.
收稿日期：2018-9-10
关键词：智能变电站；二次继电保护装置；应用设计；设计要点
中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0081-02
现代电力系统中，继电保护发挥着重要的作用，具体体现如下：①提高电力系统数据信息的安全性。以往使用的保护设备，其保护性能不强，难以起到较好的保护作用，在降低故障发生率方面存在不足。而二次继电保护装置的应用，不仅保证数据信息的安全，还能够防护、监控电力系统。②降低电力系统运行成本。因为二次继电保护在装置结构简单，安装操作便捷，减少了电网运行投资。③保护性能好。二次继电保护装置使用的材料多为绝缘材料，能够起到保证装置高性能运作的作用，不仅不会被腐蚀，而且增强了保护作用。④能源消耗少。目前，市场上的二次继电保护装置，在实际应用中，能源消耗比较小，故障反应速度快，诊断率较高。基于上述优点，二次继电保护装置被广泛的应用。
1 智能变电站二次继电保护技术概述
智能变电站的快速发展，带动着二次继电保护装置的应用，此装置的应用，主要形式为二次继电保护系统，为变电站的核心，影响着其运行的安全性以及稳定性，也是运维管理的重点。从系统构成角度来说，包括继电保护系统和监控系统等，利用互感器相互连接，实现对变电站所有设备的全面监控。从变电站目前应用的继电保护技术来说，存在着以下差异：①保护配置和组屏方案。从各个区域来说，华东地区电网配置，需要两面保护屏；东北地区和华中地区则需要三面保护屏；华北地区较多，配置四面保护屏。地区不同，保护屏配置差异，体现在电气量和操作箱方面。在220kV保护线路中，东北地区和华东地区的电网，多使用一面操作屏和两面保护屏。东北电网中，一面保护屏中，配置了失灵启动装置和操作箱等。四川以及重庆的电网，多配置两面保护屏。②操作箱以及重合闸配置差异。在东北地区以及华中地区的电网配置中，220kV线路通常设置1套操作箱，是独立配置的。四川地区、重庆地区、华中部分地区，是在保护屏上布置。220kV双子母线多在线路中，配置重合闸，一般来说东北地区要布置在2套线路中，一套运行，一套备用。若想保证二次继电保护技术的应用效果，需要做好二次继电保护装置的应用设计把控，确保装置功能得以充分发挥。
2 智能变电站二次继电保护装置的应用设计实例
2.1 案例概述
以某220kV变电站为例，随着区域经济的快速发展，带动着用电负荷的增加，变电站在高负荷情况下运行，极易出现用电过载的情况。比如，在2008年夏季，变电站最高运行负荷是526MW，用电高峰期，负载率达到95%，常见用电过载在情况。除此之外，常规变电站采取的是人员值守方式，加之设备老旧，影响着供电的可靠性，威胁着电网运行的可靠性。基于此，决定对变电站进行智能化改造升级，通过增强变电站的继电保护能力，保证区域供电的安全性和稳定性。现结合此变电站升级改造实践，分析二次继电保护装置的应用设计[1]。
2.2 综合自动化系统
此智能变电站升级改造，运用计算机监控系统开展设计，要求实现无人值守。变电站设计，采用的为分布式网络结构，实现和变电站内的智能化通信。利用分布式网络结构，实现变电站内部电气设备信息共享以及通信。从网络架构角度来说，主要分为站控层、间隔层以及过程层。基于计算机控制，遵循IEC61850规则，开展智能变电站综合自动化系统建模。选择有源电子电压传感器装置或互感器装置，支撑信号传播。组网模式为太网双星模式，网络过程层采取的是点对点以及网络化传输形式。将二次设备布置在主控室内；将35kV设备布置在对应的开关柜上。主变压器装置以及220kV部分，设置独立测控装置，10kV以及35kV设置一体化测控装置。220kV以及110kV线路使用有源电子组合电路以及电压互感器装置，进行信号传输。系统主变压器，选择的是纯光学电流互感器，35kV间隔使用普通电流互感器装置，220kV以及110kV母线电压互感器使用的电压互感器装置是电子式，35kV母线电压互感器采用常规的电压互感器。380V电容器部门采用常规的电压互感器[2]。
2.3 二次接线
智能变电站二次继电保护系统的设计，二次接线主要涉及到以下内容：①二次设备布置。在智能变电站内，布置控制室與继电保护室以及操作员工作站等。在继电保护室内，布置主变压器装置和线路以及母线设备等。在开关柜上，布置35kV测控保护一体化装置和220V智能控制终端。在独立控制柜上，布置110kV开关设备智能终端。在变电站的蓄电室内，布置2个蓄电池。合并单元以及间隔保护一面屏；220kV母线或者110kV母线合并单元依据电压等级一面屏；将35kV母线以及主变，布置在同个控制柜。②计量和测量。按照国家相关规定，此变电站工程计量点，选择为主变压器端计量，配置的电能测量仪表，属于电子式。计量点选择在220kV线路，分别配置2只计量仪表。以110kV用户变线路为电能计量点，布置在1只电量测量仪表。若将35kV部分主变间隔设计为普通电量计量点，布置1只模拟量信号采集仪表。③防误闭锁以及同期。智能变电站防护系统总计三层，具体包括站控层防护和间隔层防护以及电气闭锁，斩空层防误在主要构成包括防误闭锁软件和电脑钥匙以及锁具。其中，间隔层防误主要包括测控装置硬件部分以及软件部分，同期点具体包括110kV以及220kV断路器，站控层负责监测动作过程信号[3]。 2.4 二次回路参数和辅助电源系统
此变电站二次回路参数如下：①流电压220V；②交流电压为380V/2220V；③交流电流为1A。此智能变电站设置了一套连续运转的交流电源装置，布置在继电保护室内部，能够为各项工作的开展提供充足的电源，比如监控设备和综合自动化系统运行等。继电保护室内布置1套电源测试屏，方便开展设备调试。配电屏负责提供电源，满足继电保护实验的基本需求。除此之外，继电保护室内还布置了二次交流屏，为继电保护以及自动化装置中的部分设备，提供充足的电源。
2.5 火灾自动报警系统
此智能化变电站升级改造中，对于继电保护室，除了布置了上述系统外，还布置了火灾自动报警系统。通信系统运行，采取的是有线传输方式。设置的火灾报警系统，主要构成包括联动控制主机和消防电话主机以及功率放大机等。若发生火灾，利用温度传感器和烟敏传感器等，将收集的信号，传送到联动控制主机，由主机负责信号处理和发布指令，驱动声光报警器，及时发布火灾警报[4]。
2.6 直流系统
此智能变电站，依据电力工程直流系统设计技术规程相关规定，采取负荷计算方法，计算阶梯负荷，蓄电池容量设计时，要分别考虑正常工作负荷以及出现事故工况的100负荷计算。一般来说，事故负荷依据2h计算，系统使用220V直流系统，作为测量系统和中控系统以及继电保护系统等。使用2组型号为400AH蓄电池，将其和自动化高频开关相互组合，形成电源装置。直流系统采取的是单母线分段界限形式，使用高品质智能化开关电源整流器组成成套装置，包括充电屏和进线屏等。采取直流分配供电形式，监控设备和主变继电保护装置，采取的是辐射网络方式进行供电。开关柜的控制闸，采取的是双回路供电形式，照明设备和应急照明设备采取独立供电形式[5]。
3 智能变电站二次继电保护装置的应用设计要点
3.1 做好二次继电保护装置设计分析
智能变电站二次继电保护装置的应用设计，要做好二次继电保护装置分析具体如下：①短引线保护和重合闸三级跳设计。在500kV线路上的二次典型设计，若采取双套短引线保护形式，则可在隔离开关情况下，采取串联的方式组屏，或者不设置断路器保护屏。在220kV接线中，则需要设置重合闸，自动保护线路，其余配置能够忽略。②电压切换箱以及操作箱接线设计。采取二次典型设计，必须要按照原有的双重配置，采取单位的方式输入，保证能够在切换回路异常状态下，快速退出一套配置。对操作箱，能够不设置操作电源切换回路的，要设置断路器，发挥防跳功能，箱体内部要布置2套继电器。③母线和断路器失灵保护设计。依据经验，结合对失灵保护电流的分析，在进行智能变电站二次继电保护装置应用设计时，对220kV双母线的配置，要采取双重化标准。其中1套在启用时作业，剩余1套在失灵时发挥保护作业。可取消独立的失灵启动装置，利用电流来判断母线保护[6]。
3.2 继电保护系统的编制
随着科学技术的快速发展，微电子技术被不断地推广应用，在继电保护装置中，发挥着重要的作用，推动着电力系统朝向智能化和自动化方向发展。在具体应用的过程中，使用二次继电保护装置，其在电压输入和输出方面有着极大的差异，增加了保护装置运行以及管理难度。对于此问题，相关部门和企业高度重视，提出了系列解决以及应对策略，能够为继电保护工作的开展，提供准确的分析。开展智能变电站二次继电保护装置的应用设计，要基于相关技术规程，对企业标准开展优化以及整合，实现科学配置以及合理优化，为智能变电站二次继电保护技术的应用，提供有力的保障[7]。
3.3 做好常见问题的把控
在开展智能变电站二次继电保护装置的应用设计时，要做好常见问题的把控，具体如下：①220kV及以下变压器保护，在配置220kV变压器谁，要尽量选择三相式三卷变压器，依据技术规程相关要求，通常设置瓦斯保护以及差动保护，在高压侧以及中压侧都设置负荷电压闭锁过流保护和间隙保护以及零序方向过电流保护；在低压侧布置复合电压闭锁过流保护。各侧复合电压闭锁过流保护以及零序方向过电流保护综合，能够充分反映变压器内部以及各个母线等的接地故障、相间故障[8]。②要做好相关专业的协调。智能变电站二次继电保护装置的应用设计，为保证设计功能的发挥，要做好和相关专业协调。系统保护对通信设备的要求，每个规定都不同，因此在进行设计时，要做好协调统一，对系统继电保护以及系统通信方面，要做出明确的规定。比如，对50km以下的短线路，若条件允许，建议实现双光缆线路。若无法实现迂回光缆路由的同塔双回线路尽量设置双光缆。若1回线路的2套纵联保护，其全部复用通信专业光端机，要利用2套通信设备进行传输。③明确对一次设备的要求。一般来说，对断路器的要求不高。为了能够简化二次回路，以免常电缆开入造成保护误动，在二次典型设计中，规定断路器三相不一致保护，而且断路器防跳以及跳合闸压力闭锁等功能要由断路器本体机构箱实现[9]。
4 结束语
综上所述，智能变电站二次继电保护装置的应用设计，要从多个方面加以分析，最大程度上保障装置应用设计的合理性和完整性。在具体实践的过程中，要做好二次继电保护装置设计分析，继电保护系统编制，做好常见问题的把控。通过采取系列措施，做好设计质量的把控。
参考文献
[1]吴 琴，洪 浪.变电站二次继电保护设计方法及问题研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2018（04）：169～170.
[2]王 蔚.智能變电站设计中二次继电保护稳定控制系统的应用分析[J].科技风，2017（24）：189.
[3]王东明.继电保护技术原则在变电站二次设计中的应用[J].电子测试，2017（23）：36～37.
[4]许新锋.二次继电保护稳定控制系统在智能变电站的应用设计[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2017（06）：162～163.
[5]曾 娟.二次继电保护装置在智能变电站的应用设计[J].电子测试，2016（24）：141～142.
[6]汪 赟.二次继电保护自动化装置在智能变电站的应用设计[J].科技与创新，2016（21）：153.
[7]丁敬雷，于国宾.继电保护技术在变电站二次典型设计中的应用[J].电子技术与软件工程，2016（16）：246.
[8]李书田，杨红培，金 翼，魏 勇，张乔宾.变电站继电保护装置集中打印方案设计及工程应用[J].电子设计工程，2016，24（15）：56～59+63.
[9]郭 敏，乔 欣.二次继电保护装置在智能变电站的应用设计[J].电子制作，2015（02）：15.
收稿日期：2018-9-10