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【摘 要】智能变电站以继电保护数字化传输为辅助，与传统变电站相比有着性价比高、便于检测的优势，顺应了电力系统自动化技术发展的趋势，但是继电保护相关技术仍需要不断分析和总结，进一步提高综合自动化水平。本文对智能变电站保护配置方案进行研究分析。
【关键词】智能变电站;变电站保护;继电保护;配置
1 引言
随着我国经济技术的不断进步，国家电网也进入了智能化配置阶段。在这一背景之下，一系列与变电站相关的技术便应运而生，智能变电站就是其中非常关键和重要的一项技术。继电保护配置是保证电网运行稳定的核心防线，对智能变电站的继电保护进行合理配置是保证电网稳定运行的关键，也是电网进一步发展壮大的充分条件。
2 智能变电站继电保护的层级配置
智能变电站是在一次自动化设备基础上配以网络化二次设备，通过IEC61850通信规约实现信息的共享和交互，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级，即过程层设备、间隔层设备、站控层设备。过程层包括合并单元、智能终端以及接口设备，其数据交互的核心设备是过程层网络交换机。间隔层设备起着对一次设备进行保护和控制的作用，对间隔层的数据实时采集，控制命令发出的优先级，开展同期操作以及其他控制功能，承担承上启下的重要功能。站控层的主要设备是监控主机、运动装置、规约转换器等，其主要功能是对全站数据信息进行实时汇总，刷新数据库，并把收集到的信息转送到监控中心，接受主站指令并向间隔层和过程层传递。除此之外，站控层设备还可根据不同运行方式预先结合定值整定算法来确定几套定值整定方案存于不同的定值区。当系统运行方式变化时，保护可以切换到预先整定好的一套定值区。
3 继电保护存在的主要问题及基本要求
3.1 继电保护存在的主要问题
继电保护主要是通过采集电力系统的电流、电压以及电阻等系统运行参数，根据其在不同故障时的暂态特性进行判别，从而实现故障发生时快速而有选择的切除故障，对于保证电网的安全运行至关重要。此外，继电保护设备不但能够向监控管理者准确高效的提供电力系统运行的数据，还能够在系统有故障时自动切除故障点，对降低故障损害有非常重要的作用，从而有效降低故障造成的各方面损失。所以，当继电保护设备在对出现的故障进行有效切除后，还会及时发信号给监控管理者，便于及时采取相应策略来对电力系统运行方式进行调整，从而将电网故障损害及负荷损失降到最低。
随着经济和社会的高速发展，各种电器的功率也越来越大，发电机的容量也不断提升，这就导致发电厂、变电站及供电网络等接线也越来越复杂，大大增加了整个电力系统中正常工作以及短路的电流。这也使得整个电网一旦有故障出现，就可能导致整个电网的正常运行都受到严重影响。这是现阶段的继电保护设备没有办法很好的满足电力系统实际发展需要的一个重要原因。存在的问题主要有：
第一，对于切除故障后的电力系统运行情况很难预估，这就造成切除故障后无法实现对电力系统的更准确有效的保护。
第二，判读对于整个电力系统的保护情况，通常是以地区测量数据为基础的，这就导致继电保护仅能够对本地区相关系统进行保护，不能实现对产生故障后的整个电网进行相应的保护，造成继电保护的运作方式无法全面反映出来。
第三，由于通常情况的后备保护动作的时间过长，在保证选择性的同时，往往牺牲了一部分快速性，使得保护的作用未能很好地发挥出来。
第四，一些特定电网状态下，越级跳闸是线路保护常出现的现象，这就导致上下级保护的整体配合很难得到高效实施。
第五，当变电站线路发生故障时，若故障点本身离保护安装处较远，本身保护动作时限就较长，如果遇到开关拒动的情况，会导致更严重的故障发生，产生更加严重的设备烧损问题或造成更大范围的电网故障。
3.2 继电保护的基本要求
综上所述，电力系统在正常运行过程中，很容易出现故障问题，这些问题都会给电力系统的正常运行带来严重的影响，因此继电保护装置在进行保护时，应该具备一定的选择性，这样可以切除部分故障，不仅可以确保其他正常线路的正常运行，同时还有助于提高电力系统的运行效率。与此同时，在保护范围内，应采取措施保证继电保护装置不出现拒动现象，同时当在区外发生故障时，继电保护装置不出现拒动情况。继电保护装置对于电力系统的正常运行至关重要，其不仅可以及时切除故障点，同时还可以最大程度地避免故障给其他正常运行的设备带来损坏，提升恢复正常运行的速度，对于电力系统的稳定性有明显的提高。
4 智能变电站的继电保护配置
4.1在智能变电站的发展进化中，继电保护经历了由模拟式采样到数字式采样的过程。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间隔层，采用点对点光纤直连的方式获取合并单元的采样并下发GOOSE命令到智能终端，不必经过过程层交换机。多间隔的母线保护配置在间隔层，同样采用点对点光纤直连的方式获取合并单元的采样并下发GOOSE命令到智能终端，不经过过程层交换机。智能变电站的工程师站及远动单元在站控层，可以实现保护功能投退的整体协调部署。
4.2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，直接和合智单元进行信息交流，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，消除了继电保护人员对网络安全及网络拥堵的担心。在该方案中，对后台控制进行了集中控制和决策，实现对变电站的所有设备进行统一的监控和保护。这些功能包括，线路过负荷保护、线路重合闸、电源备自投功能的投退等。这些投退功能集约在站控层的工程师站和远动单元，使原来分散到变压器、母线、线路等设备的保护功能在站控层整合简化，提高了变电站运行的效率。
4.3自适应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。传统变电站保护定值由运行人员切换定值区，智能变电站可以根据实际运行情况调整保护定值区，也可以由人工来进行定值区调整，实际运行情况的考虑涉及到线路保护，旁路运行方式等。
4.4站内继电保护的测试涉及到光纤衰耗、以太网性能测试、跨间隔数据同步测试等。由于智能變电站数据传输的介质是光纤，采用的是数字量电压和电流信号的传输方式，所以光纤的衰耗将直接影响采样接收，而且其电压和电流的数据同步性测试也十分必要。
5 总结
传统的电力系统中，继电保护的评价主要从四个方面进行，即快速性、选择性、可靠性以及灵敏性。传统的继电保护往往不能将这四个方面进行合理协调。而智能变电站中基于分层配置的继电保护配置方案则能够很好的弥补这一缺点，不仅继承了传统继电保护的优点，而且对传统继电保护中存在的缺陷与局限性进行改善。分层配置的继电保护能够将全局的信息引入到继电保护的系统当中，对继电保护的原理以及配置进行重新审视，从而保证主保护不会受到系统运行方式的影响，这种继电保护配置能够对故障元件进行快速的切除，故障切除后系统运行方式也不会对后备保护产生影响，为电网的安全性和可靠性提供保障。
参考文献：
[1] 高东学，智全中，朱丽均，等.智能变电站保护配置方案研究[J].电力 系统保护与控制，2012，（1）.
[2] 张春合，陆征军，李九虎等.数字化变电站的保护配置方案和应用[J].电力自动化设备，2011，31（6）：122-125.
[3]李锋，谢俊，兰金波，等.智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J].电力自动化设备，2012（2）：122-126.
[4] 毛小青.浅析智能变电站保护配置方案的设计与实现[J].中国新技术新产品，2013，（11）.
（作者单位：国网晋中供电公司）
【关键词】智能变电站;变电站保护;继电保护;配置
1 引言
随着我国经济技术的不断进步，国家电网也进入了智能化配置阶段。在这一背景之下，一系列与变电站相关的技术便应运而生，智能变电站就是其中非常关键和重要的一项技术。继电保护配置是保证电网运行稳定的核心防线，对智能变电站的继电保护进行合理配置是保证电网稳定运行的关键，也是电网进一步发展壮大的充分条件。
2 智能变电站继电保护的层级配置
智能变电站是在一次自动化设备基础上配以网络化二次设备，通过IEC61850通信规约实现信息的共享和交互，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级，即过程层设备、间隔层设备、站控层设备。过程层包括合并单元、智能终端以及接口设备，其数据交互的核心设备是过程层网络交换机。间隔层设备起着对一次设备进行保护和控制的作用，对间隔层的数据实时采集，控制命令发出的优先级，开展同期操作以及其他控制功能，承担承上启下的重要功能。站控层的主要设备是监控主机、运动装置、规约转换器等，其主要功能是对全站数据信息进行实时汇总，刷新数据库，并把收集到的信息转送到监控中心，接受主站指令并向间隔层和过程层传递。除此之外，站控层设备还可根据不同运行方式预先结合定值整定算法来确定几套定值整定方案存于不同的定值区。当系统运行方式变化时，保护可以切换到预先整定好的一套定值区。
3 继电保护存在的主要问题及基本要求
3.1 继电保护存在的主要问题
继电保护主要是通过采集电力系统的电流、电压以及电阻等系统运行参数，根据其在不同故障时的暂态特性进行判别，从而实现故障发生时快速而有选择的切除故障，对于保证电网的安全运行至关重要。此外，继电保护设备不但能够向监控管理者准确高效的提供电力系统运行的数据，还能够在系统有故障时自动切除故障点，对降低故障损害有非常重要的作用，从而有效降低故障造成的各方面损失。所以，当继电保护设备在对出现的故障进行有效切除后，还会及时发信号给监控管理者，便于及时采取相应策略来对电力系统运行方式进行调整，从而将电网故障损害及负荷损失降到最低。
随着经济和社会的高速发展，各种电器的功率也越来越大，发电机的容量也不断提升，这就导致发电厂、变电站及供电网络等接线也越来越复杂，大大增加了整个电力系统中正常工作以及短路的电流。这也使得整个电网一旦有故障出现，就可能导致整个电网的正常运行都受到严重影响。这是现阶段的继电保护设备没有办法很好的满足电力系统实际发展需要的一个重要原因。存在的问题主要有：
第一，对于切除故障后的电力系统运行情况很难预估，这就造成切除故障后无法实现对电力系统的更准确有效的保护。
第二，判读对于整个电力系统的保护情况，通常是以地区测量数据为基础的，这就导致继电保护仅能够对本地区相关系统进行保护，不能实现对产生故障后的整个电网进行相应的保护，造成继电保护的运作方式无法全面反映出来。
第三，由于通常情况的后备保护动作的时间过长，在保证选择性的同时，往往牺牲了一部分快速性，使得保护的作用未能很好地发挥出来。
第四，一些特定电网状态下，越级跳闸是线路保护常出现的现象，这就导致上下级保护的整体配合很难得到高效实施。
第五，当变电站线路发生故障时，若故障点本身离保护安装处较远，本身保护动作时限就较长，如果遇到开关拒动的情况，会导致更严重的故障发生，产生更加严重的设备烧损问题或造成更大范围的电网故障。
3.2 继电保护的基本要求
综上所述，电力系统在正常运行过程中，很容易出现故障问题，这些问题都会给电力系统的正常运行带来严重的影响，因此继电保护装置在进行保护时，应该具备一定的选择性，这样可以切除部分故障，不仅可以确保其他正常线路的正常运行，同时还有助于提高电力系统的运行效率。与此同时，在保护范围内，应采取措施保证继电保护装置不出现拒动现象，同时当在区外发生故障时，继电保护装置不出现拒动情况。继电保护装置对于电力系统的正常运行至关重要，其不仅可以及时切除故障点，同时还可以最大程度地避免故障给其他正常运行的设备带来损坏，提升恢复正常运行的速度，对于电力系统的稳定性有明显的提高。
4 智能变电站的继电保护配置
4.1在智能变电站的发展进化中，继电保护经历了由模拟式采样到数字式采样的过程。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间隔层，采用点对点光纤直连的方式获取合并单元的采样并下发GOOSE命令到智能终端，不必经过过程层交换机。多间隔的母线保护配置在间隔层，同样采用点对点光纤直连的方式获取合并单元的采样并下发GOOSE命令到智能终端，不经过过程层交换机。智能变电站的工程师站及远动单元在站控层，可以实现保护功能投退的整体协调部署。
4.2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，直接和合智单元进行信息交流，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，消除了继电保护人员对网络安全及网络拥堵的担心。在该方案中，对后台控制进行了集中控制和决策，实现对变电站的所有设备进行统一的监控和保护。这些功能包括，线路过负荷保护、线路重合闸、电源备自投功能的投退等。这些投退功能集约在站控层的工程师站和远动单元，使原来分散到变压器、母线、线路等设备的保护功能在站控层整合简化，提高了变电站运行的效率。
4.3自适应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。传统变电站保护定值由运行人员切换定值区，智能变电站可以根据实际运行情况调整保护定值区，也可以由人工来进行定值区调整，实际运行情况的考虑涉及到线路保护，旁路运行方式等。
4.4站内继电保护的测试涉及到光纤衰耗、以太网性能测试、跨间隔数据同步测试等。由于智能變电站数据传输的介质是光纤，采用的是数字量电压和电流信号的传输方式，所以光纤的衰耗将直接影响采样接收，而且其电压和电流的数据同步性测试也十分必要。
5 总结
传统的电力系统中，继电保护的评价主要从四个方面进行，即快速性、选择性、可靠性以及灵敏性。传统的继电保护往往不能将这四个方面进行合理协调。而智能变电站中基于分层配置的继电保护配置方案则能够很好的弥补这一缺点，不仅继承了传统继电保护的优点，而且对传统继电保护中存在的缺陷与局限性进行改善。分层配置的继电保护能够将全局的信息引入到继电保护的系统当中，对继电保护的原理以及配置进行重新审视，从而保证主保护不会受到系统运行方式的影响，这种继电保护配置能够对故障元件进行快速的切除，故障切除后系统运行方式也不会对后备保护产生影响，为电网的安全性和可靠性提供保障。
参考文献：
[1] 高东学，智全中，朱丽均，等.智能变电站保护配置方案研究[J].电力 系统保护与控制，2012，（1）.
[2] 张春合，陆征军，李九虎等.数字化变电站的保护配置方案和应用[J].电力自动化设备，2011，31（6）：122-125.
[3]李锋，谢俊，兰金波，等.智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J].电力自动化设备，2012（2）：122-126.
[4] 毛小青.浅析智能变电站保护配置方案的设计与实现[J].中国新技术新产品，2013，（11）.
（作者单位：国网晋中供电公司）