李雪飞 姜 楠

特变电工沈阳电力勘测设计有限公司

基于智能变电站的继电保护分析

李雪飞 姜 楠

特变电工沈阳电力勘测设计有限公司

随着技术的不断创新，新材料和技术的应用，继电保护硬件的可靠性大大提高，变电站继电保护技术也正在朝着智能化方向发展，并已初步应用。本文从继电保护配置，智能化继电保护基本结构方面进行探讨，并对智能变电站继电保护电力通信网络技术进行了分析。

智能变电站；继电保护；基本结构

1、继电保护装置的基本组态

一个完整的微机继电保护装置由硬件和软件两部分组成。硬件指的是模拟和数字电子电路，建立电气连接和微机保护软件运行的外部系统平台；软件是指计算机程序，它根据保护原理及硬件控制功能的要求，以完成数据采集和外部信息交换、数字和逻辑判断和操作运行指令执行。继电保护的硬件配置如下。

(1)数字继电保护装置的数字核心部分的核心部件是一个专门设计的专用微型计算机，一般由中央处理器(CPU)、存储器、定时器/计数器和控制电路，并通过数据总线、地址总线和控制总线连接到系统。(2)模拟输入接口部分的继电器，以确定电源系统是否有故障或不在正常运行的基本功率是基于模拟电源。(3)开关量输入接口开关是反映两个状态的“是”或“否”的逻辑变量，如断路器的“开关”或“关”状态，“是”或“否”状态控制信号。(4)人机对话界面部分的功能是建立微观模型与用户之间的信息连接，从而使手工操作，调试并得到反馈信息。(5)外部通信接口组件，外部通信接口组件的功能提供了计算机局域网和远程通信网络信息信道。

传统的继电保护是将变电站内一次设备信息转变成电信号，通过电缆发送继电保护装置，由继电保护装置分析判断变电站运行状态是否正常，然而为了保证继电保护的可靠性，须采集信号多，一次设备的二次接线复杂，增加了电缆的使用量，同时也产生了很多的故障点；而智能变电站在此基础上，将电信号转变成光信号，继电保护装置接受光信号，简化了电缆接线，变电站的网络结构也更清晰。

2、继电保护对网络的要求

随着智能变电站技术的快速发展，国内各地正纷纷展开智能变电站的示范工程建设。然而之前各设备制造商对IEC61850 标准的理解仍存在区别、智能化建设模式千差万别、提供的产品接口各异且种类繁多，这些都严重制约了智能变电站的标准化建设与推广应用，因此，国网公司引领制定了《智能变电站技术导则》、《智能变电站继电保护技术规范》、《IEC61850 工程继电保护应用模型等相关技术标准》，以规范统一智能变电站的建设与运行。在智能站发展过程中有观点认为，组网是先进的，单纯粹追求全网络一体化的应用，忽视了网络带来的潜在安全风险隐患，如变电站的保护GOOSE 跳闸命令等其他重要实时信号过多地依赖于网络传输，使得变电站整体安全性、稳定性与网络规划设计、交换机的性能息息相关。会一方面导致变电站建设投资与维护成本大为增加，变网络配置方案复杂、交换机数量增加；另一方面与常规变电站相比，继电保护的安全性、可靠性和速动性等关键性能指标却反呈下降态势。故而，现今运行的变电站中，跳闸命令仍通过电缆传输，保证了继电保护的可靠性；间隔层设备直接接入站控层网络，减少了交换机数量，简化了网络配置。

3、智能变电站继电保护电力通信网络技术分析

电力通信监控技术主要包括以下几方面内容：(1)通信检测系统硬件结构。监控系统在结构上的星形拓扑结构，综合计算机网络技术，主要由两大部分组成：中心站和周边站。监控系统的硬件体系结构主要由数据采集器、数据库服务器、监控站等功能组成。通信机房变电站负责数据采集，将采集的数据反馈到该地区的中心站，各个分站传输的数据在这里进行处理，并对各种通信设备做出报警响应。(2)系统应用软件：监控系统由实时数据库和管理数据库、三个应用平台和多个应用程序组成。

电力通信网络要传送继电保护命令，电站信息监控，自动调度，电费计量及变电站图像监控等信息，电力通信网络的畅通及稳定，对整个电力系统的正常运行有重大意义。只有保证电力通信需要有专业的管理体系和规范的管理体系，才能保证整个电力通信网的畅通和高效运行，最终保障电力系统的安全。

4、智能变电站网络的优化配置

在电力系统中，智能变电站采用“三层两网”框架，三层分别是智能变电站过程层、间隔层、站控层。过程层设备包括一次设备的智能装置，如合并单元，智能终端；间隔层设备包括保护装置、测控装置如线路纵联保护、变压器差动保护、母线差动保护，及线路间隔测控装置，变压器测控装置及母线测控装置等；站控层设备包括监控系统主机兼操作员站、数据服务器、通信网关机等。两网为过程层网络和站控层网络。过程层网络负责过程层与间隔层设备直接的信息发送，站控层网络负责间隔层与监控系统直接的信息传送。这样的配置使得智能变电站网络层次分明，一定程度上保证了系统的可靠性。

5、变电站继电保护配置

5.1变压器的保护配置

变压器主保护一般采用二次谐波制动复式比率差动保护。非电量保护一般由本体智能终端集成，主要为本体及有载调压瓦斯保护，油位异常等。后备保护多采用复合电压的过电流保护、过负荷保护。变压器保护要求满足IEC61850规约。

5.2变电站内线路保护

变电站内线路一般采用为保护测控一体化装置，就地安装于对应间隔的开关柜。保护装置通过以太网接口通信，通信规约采用IEC61850，接入变电站计算机监控系统。

结束语

随着电网建设的发展，智能技术在电网中的应用越来越多，继电保护在智能变电站中的应用也越来越多。在网络系统中，智能变电站继电保护配置是基于电力变电站继电保护装置和相关的功能，使用传统的保护，通过应用自动化技术和信息技术，实现智能变电站继电保护。分析智能变电站继电保护配置，不仅对电网智能变电站继电保护方案确定合理有着积极的作用，而且对于电力系统的安全稳定运行有着积极的作用。

[1]洪鸣.基于智能变电站的继电保护分析[J].中国电业(技术版)2013，09：41-44.