智能变电站中数字式继电保护装置应用分析

智能变电站中数字式继电保护装置应用分析

王金鑫刘佳蒋大伟

国网齐齐哈尔供电公司黑龙江省齐齐哈尔市161000

摘要：智能变电站作为坚强智能电网的核心组成部分，其运行安全稳定性是电网可靠安全运行的前提。但要保证电网安全运行，离不开配套的继电保护技术和装置的支撑，近年来，我国变电站的自动化水平相比于老式变电站已经有了很大的提高，使用自动化系统实现了电网调度的智能化，将相应建设的造价降低到较为理想的水平。本文主要针对数字式继电保护在智能变电站中的应用进行了探讨，分析了数字式继电保护装置的发展以及优势。

关键词：智能变电站；运行安全；数字式；继电保护；

1引言

随着社会的进步，越来越多的电力系统被建立起来，它也直接影响到人民的生活环境，而变电站在整个系统中起着至关重要的作用，它是连接发电设备与用电户之间的桥梁，它可以直接调整电能源，使其符合人民生活中的需要，虽然变电站被广泛的用于各种电力系统中，但是它本身还是存在很多的问题，这些问题直接影响了变电站的正常运行，如何对这些问题进行处理，提高其工作效益，是广大电力工作者面临的一项重大问题。智能变电站中的继电保护技术能够有效的对这些问题进行处理，它的工作流程是：当电力系统正常运行的时候，它处于闲置阶段，当电力系统中出现有故障的元件时，即使该故障很小，它也会直接的将发生故障的元件去除，从而保障其他元件的正常工作，该装置能够快速的判断电力系统的运行状态，保障电力系统安全运行。

2智能变电站技术特征

相比于传统的变电站，智能化变电站中大量运行光电技术，网络通信技术以及信息技术，尤其是在二次系统中，信息应用的模式发生了彻底的改变，各种电气量实现了数字化输出。在设备上，摒弃了常规的TA和TV，采用的是新型的数字化互感器，具有紧凑和低功耗的特点。将电力系统中的运行量直接变换成数字信号，结合基于以太网的数据采集以及传输系统，进行统一的信息建模。主要的技术特征表现在以下几个方面：

（1）数字化的数据采集

采用光电式互感器，实现采集信号的数字化，不仅能够有效隔离一二次系统的电气连接，而且提高了测量的精度，为信息的集成化应用提供保证。

（2）分布化的系统分层

分布式分层系统能够实现分布式的配置，该配置是面向对象的配置，CPU模式的采用，使得分布式系统中的装置具有独立的数据处理能力。

3智能变电站中采用继电保护技术的优势

随着电力自动化系统的普及，变电站对运行管理提出了更好的要求，尤其是变电站建设中，电力系统的供电半径日益增大，运行方式与智能化程度日趋复杂。而传统的继电保护装置由于反应速度慢、元件需定期维护、抗干扰能力弱等因素无法胜任当今变电站的继电保护工作。从电力技术层面上说，新型继电保护装置即微机继电保护装置所体现出来的优势主要在以下方面：

（1）电力系统运行情况监控自动化

通过测控装置、微机保护及站内其它设备采集和处理变电站运行的各种数据，自动监视变电站的参数，根据预先设定参数对智能变电站的电力系统进行监控和管理。微机继电保护系统除了采集传统系统收集的信息外，还可实现对系统测量、数据记录分析、实时监视、控制功能。所以，微机继电保护系统能充分满足不同电压等级变电站对系统自动化和无人值守的要求；新型继电保护系统中还应用新型大接点容量继电器，能保障电力系统能更安全可靠地运行。

（2）新型继电保护系统的智能化

采用微型计算构成的继电保护。针对传统的继电保护装置中存在的诸多问题，通过新技术的加入可以找到新的解决办法。例如对如何区分振荡和短路，如何识别变压器差动保护励磁涌流和内部故障等问题，通过计算机的可编译来进行解决。因为计算机保护的特性主要由程序决定，不同问题可以通过不同的软件编译调试进行解决，只要改变程序的相关参数限制就可以针对性的解决传统继电保护系统中的问题，因此可灵活地适应电力系统运行方式的变化。摆脱了工作人员日常巡守的依赖性，实现继电保护系统的智能化。

4继电保护在智能变电站应满足的要求

智能电站中应用的继电保护装置主要功能是：故障信息整合与处理。当智能变电站中设备元件或线路出现异常情况，若有可能造成电力网的安全威胁，继电保护装置会发出信号，并通过情况认定是否需进行跳闸处理。防止不利情况扩大造成损失。根据智能变电站继电保护装置运行过程中出现的问题，继电保护装置必须满足以下基本要求：

（1）准确性

准确性是智能变电站继电保护系统最基本的要求，也是最基本的特点。在相应软硬件的支持下，继电保护系统要具有极强的综合判断能力，并且要能实现自动辨识误操作。当受到干扰，能自动识别干扰因素，对自身进行诊断并对异常硬件预警，配合自动化系统有效防止拒动和误操作。

（2）及时性

当电力系统的运行发生异常情况时，继电保护装置必须及时作出相应的反应，以保障电力系统供电的可靠性。对于智能变电站的运行，当故障发生后若得不到及时处理，其影响程度是不可预计的。一旦往不利方面发展，其结果不堪设想。因此在需在继电保护系统中，增设了故障测距、事件记录、三角极性电压判断封功能。提高了继电保护装置的保护速度。

5继电保护在智能变电站中的应用

智能变电站中的继电保护技术能够有效的对这些问题进行处理，它的工作流程是：当电力系统正常运行的时候，它处于闲置阶段，当电力系统中出现有故障的元件时，即使该故障很小，它也会直接的将发生故障的元件去除，从而保障其他元件的正常工作，该装置能够快速的判断电力系统的运行状态，保障电力系统安全运行。它的动作过程大概可以分为三个阶段。

（1）启动

保护装置在正常运行时，它的”出口回路”是被”启动元件”闭锁的，而启动元件开放闭锁一般比较容易，如用用零序元件作启动元件的，或者用过流单元作启动元件的，简单说来，就是选择一种只有在电力系统产生故障的状态下才会有的特征作为启动元件的启动条件。

（2）判断

当启动元件满足启动条件后，继电保护装置的”主回路”要对这个启动条件进行判断，此时保护装置的“定值”就是评判的标准。如果从电力系统电流回路、电压回路中传来的电流，电压或它们的计算值都达不到所设定的”定值”，则保护装置就不会产生任何动作。

（3）闭锁

闭锁就是在满足了保护装置的定值要求，而去发跳闸命令之前对一些电力系统的一些附加条件自行判断，如果附加条件也能满足要求，则保护装置就会立即发跳闸信号。第一，可有效防止人为因素和直流接地造成的保护误动。因为只要系统没有异常，保护装置的启动元件就不会启动，即便是直流接地引发的故障和主回路判断误碰，但由于跳闸回路没有打开，因此继电保护装置也不会动作，所以这种系统也十分安全。第二，这种保护装置能够区分故障和异常，尽可能地保障电力系统连续可靠的运行。如果在某些情况下电力系统异常现象和故障极为相似，但对于大部分的异常现象保护装置不一定要求马上跳闸，并且任然能够允许系统坚持运行一段时间。因此装设闭锁回路能有针对性地判断是异常故障还是故障，从而避免了系统不必要的停电。

参考文献：

[1]《智能变电站建设技术》，中国电力出版社，2011.12.

[2]Q/GDW441-2010.智能变电站继电保护技术规范.

[3]孙鹏，张大国主编.智能变电站调试与运行维护.北京：中国电力出版社，2014.11.

[4]GB14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》，2006.

[5]张保会，尹项根主编.电力系统继电保护（第二版）.北京：中国电力出版社，2009.12.