段瑞

摘要：电力系统中，任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行，保证电力元件安全运行的基本装备称为变电站继电保护装置，智能变电站中的继电保护设备是智能电网的重要组成部分，对电网的安全运行具有十分重要的地位。文章对智能变电站进行了简单的概述，接着分析了对智能变电站继电保护的基本要求以及智能变电站继电保护的配置，最后重点探讨了智能变电站继电保护配置的未来展望。

关键词：智能变电站；继电保护配置；智能电网

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0009-02

智能变电站继电保护，其作用是当电力系统的电气元件发生故障时，继电保护装置及时发出警告信号或发出断路器跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。继电保护装置是一套完整的措施，以实现这种自动化硬件设备用于保护电器元件。

l 智能变电站继电保护配置的现状

智能变电站，即采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。智能即为人性化，就是把变电站做成像人在调节一样，当低压负荷量增加时变电站送出满足增加负荷量的电量，当低压负荷量减小时，变电站送出电量随之减少，确保节省能源。

目前，智能变电站虽然不多，正在推广阶段，但智能变电站与常规变电站相比，实现了设备状态可视化，通过智能告警、智能防误等智能化高级应用和完善，减少了检修停电和故障停电时间，主要设备的使用周期得以延长，同时占地面积有一定减少，技术优势明显。随着智能化技术的进步、智能设备的大规模生产应用以及智能设备集中采购带来的规模效应，智能变电站的投资将不断下降，智能变电站的投资将和常规变电站的投资基本持平，具有较好的经济性和推广前景。

智能变电站，分为过程层（设备层）、间隔层、站控层。过程层（设备层）包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、智能传感器和控制器通信。站控层包含自动化系统、站域控制、通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站或一个以上一次设备的测量和控制的功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。

2 过程层继电保护

2.1 线路保护

线路保护装置主要用于各电压等级的间隔单元的保护测控，具备完善的保护、测量、控制、备用电源自投及通信监视功能，为变电站、发电厂、高低压配电及厂用电系统的保护与控制提供了完整的解决方案，可有力地保障高低压电网及厂用电系统的安全稳定运行。可以和其他保护、自动化设备一起，通过通信接口组成自动化系统。全部装置均可组屏集中安装，也可就地安装于高低压开

关柜。

2.2 变压器保护

变压器保护装置由储油柜、吸湿器、安全气道、气体继电器、净油器、测温装置6部分组成，集控制、保护、监视、通信等多种功能于一体，是构成智能化开关柜的理想电器单元。该产品内置一个由20多个标准保护程序构成的保护库，具有对一次设备电压电流模拟量和开关量的完整强大的采集功能（电流测量通过保护CT实现）。变压器保护过程层采用分布式配置，具有完整的差动保护功能，用于集中安装和后备保护。

2.3 电抗器保护

电抗器，别名电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小，所产生的磁场不强，因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器；有时为了让这只螺线管具有更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗，比较科学的归类是感抗器（电感器）和容抗器（电容器）统称为电抗器，然而由于过去先有了电感器，并且被称为电抗器，所以现在人们所说的电容器就是容抗器，而电抗器专指电感器。

2.4 母线保护

电力系统保护是母线保护的重要组成部分。总线是电力系统的重要设备，传输和分配在整个过程中起着非常重要的作用。总线电源系统故障是一个非常严重的故障，它直接影响总线连接的所有设备的运行安全可靠，造成大面积停电或设备严重损坏，对整个电力系统有所损害。随着电力系统技术的不断发展，电网电压水平继续上升，母线保护的可靠性、快速性、灵敏性、选择性要求也越来

越高。

2.5 采样同步方法

对于变电站的保护和母线保护可以被看作是一个多终端的线路保护。使用相同的线路保护解决方案，同时保护装置实现同步采样站。国内常用的同步技术基于乒乓原理主要有两种类型：采样数据校正方法和采样时间的调整

方法。

3 智能变电站继电保护配置的展望

3.1 基于广域信息的电网保护

目前，国内电网继电保护的理解一般只是一个未能去除断层线，电源线作为PMU（相量测量单元）的出现和发展通信技术，基于广域电网信息网格的保护成为一个研究热点，它实际上在国际包括防止电网崩溃、防止电网事故和多种保护措施。

广域保护系统的组成：（1）电力系统实时动态监测系统，实现了广大地区的电力系统监控和分析运行状态、电网广域测量系统。电力系统实时动态监测系统是安装在每个变电站的安装电力系统调度中心，同步相量测量单元和成分的变电站或发电厂的主要的通信系统。（2）基于广域信息负荷切割、裁切机和其他自动广域继电保护算法和广域控制策略。（3）为了实现自动广域控制策略，可以使用安装在每个变电站的安装调度控制中心网络和自动控制装置的电力系统实时控制系统。电网发生故障，现场的主要保护迅速降低，广域保护也开始在同一时间。广域保护系统同时监测运动情况的断路器。

广域保护系统主要包括电压异常的控制及其切削负荷、发电机阀控制、切割机、频率等，为了构建第二防线，实现广域安全自动控制功能，配合继电器保护和紧急控制操作，可以实现自动控制和安全紧急控制功能，防止损伤参数的极限和稳定。当系统处于异步振荡、建造第三防线，形成大量独立和稳定的子系统，严重干扰使其失去稳定性，能够走出互联系统优化的解决方案，以防止出现系统崩溃事故。

3.2 主动原则的瞬态保护研究

瞬态保护是一种基于检测生成的高频瞬态传输线路保护。瞬态保护包括保护利用瞬时频率特征量（严格意义上指数量的瞬态保护）和暂态行波保护。数量的瞬态保护不受电源频率的影响，具有响应速度快的优点，精度高，如系统摇摆、过渡电阻和电流互感器饱和。新的数量的瞬态保护容易设置，它也具有简单的滤波器设计的优点。

（1）行波保护最早的瞬态保护。使用初始波行波头和后续的故障信息包含的两个或三个反射波并没有完全使用故障产生的暂态。行波保护可以分为纵向波极性比较式保护、行波差动保护、线路保护、波振幅比较方向判别方向的行波保护和距离保护。行波保护不受系统摇摆的影响，电流互感器（TA）饱和，具有良好的方向性，能快速响应。但是，很难区分由于闪电、网络操作和行波产生的谐波影响，如故障暂态行波，没有适应瞬态信号识别方法、不确定性的行波信号。（2）基于瞬时频率特性的保护。检测故障时产生故障信号的高频电压和电流。暂态保护的保护使用仍然存在当前通信信道容量、质量和成本高的问题；暂态保护没有交流，有雷电断路器，操作的瞬态信号很容易引起保护误动，难以实现故障选相问题，如电压零故障保护灵敏度是不够的。

4 结语

智能变电站继电保护应满足智能调度、运行维护、监控、控制，实现信息的无人互动。不设置独立的保护信息子站，其功能实现的统一信息平台。站控层通信协议应符合IEC61850标准。未来智能变电站继电保护配置将向广域保护、暂态保护原理和自适应继电保护信息网格方向发展。继电保护技术的研究和探索，将进一步提高性能和安全可靠性的保护的目的。继电保护的功能，是一个统一的整体，需要一个设备，二次循环，协调渠道，保护设备，开发其整体性能。

参考文献

[1] 胡聪，何劲，郭金龙.基于nRF24L01的无线电子教鞭

[J].科技信息，2012，（9）.

[2] 杜云云，叶英.异步电动机交流耐压试验并联电抗器

的探究[J].科技信息，2012，（9）.