摘 要: 电力系统属于生产电能以及消耗电能的系统,其组成环节主要有:发电、输能、变电、配电以及用电等。电力系统的运行状 态会直接影响到我国经济和社会的有效发展。对整个电力系统来说,变电站占据着非常重要的地位,其担负着改变电压,并将其传输到不 同用电区域的职责。想要防止电力系统出现故障,就必须确保其稳 定运行,对继电保护具体整定方案进行优化.文章主要就110kw数字化变电站继电保护配置进行分析和研究，以期为相关人士提供相关的参考资料。
关键词：数字化变电站；继电保护；优化装置；供电系统；电力故障
1 数字化变电站概述
数字化变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。数字化变电站是应用IEC61850进行建模和通信的变电站，数字化变电站体现在过程层设备的数字化、整个站内信息的网络化以及开关设备的智能化实现。
1.1 智能化的一次设备
一次设备被检测的信号和被控制的操作驱动回路经过重新设计、采样微处理器和光电技术设计，使原来要通过二次采样电缆输入的电压电流信号，通过电子式互感器取代传统互感器的方式，原来开关位置、闭锁信号和保护、测控的跳合闸命令等原来用二次电缆传输的信号量，都通过集成智能化一次设备实现。简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程器件代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电式数字量和光纤网络代替。
1.2 网络化的二次设备
变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。
1.3 自动化的运行管理系统
变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能及时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
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2 数字化变电站继电保护配置分析
2.1 继电保护的GOOSE需求分析
电力系统继电保护有4个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。其中选择性和灵敏性与继电保护系统（包括量测和保护通信）相关，GOOSE主要影响继电保护的速动性和可靠性。在相同的一次、二次设备条件下，与传统保护接点直接跳闸方式相比，继电保护采用GOOSE报文经网络发信给智能操作箱的方式增加了中间环节，保护总动作时间有所延长，关键在于这段延时能否稳定地控制在一定的时间范围内。采用GOOSE后，继电保护通过网络传输跳闸和相互之间的启动闭锁信号。与传统回路方式相比，可靠性主要体现在网络的可靠性和运行检修及扩建的安全性上。
2.2 分布式保护和控制
主保护由多功能的保护装置提供，所采用的保护元件、逻辑由保护装置的功能和用户所选择的保护逻辑确定。后备保护选用取决于系统元件或设备的重要性，可选用近后备或远后备原则，在高压输电网络系统一般采取两套主保护方案。变电站内唯一需要集中的保护设备是母差保护，基于分布式保护应用的局域网，可以利用多功能IED方向检测功能构成新型母线保护方案。分布式母差保护方案基于对等通信方式的GOOSE信息传输机制，小于1周波的快速方向检测。如果信息表示反向故障或无故障，并且没有任何正方向故障的判别，母线保护元件判断为母线故障，向所有该母线上的元件发出跳闸命令信号。为了保护所有的出线IED有足够的时间判断故障，需要有一定的时延。连接在母线上的所有IED在这种应用模式下作为信息发送端，而间隔层计算机或可编程逻辑控制器PLC作为信息接收端，如图1所示：
2.3 电子式互感器接入保护装置设计方案
以220kV线路保护要求双重化配置为例，即配置两套相互独立的全线速动保护，这就需要两套相互独立的合并单元为同一条线路的不同220kV线路保护提供电流电压信号，并且要求两个合并单元使用不同的电流传感器及电压传感器，如图2所示：
3 数字化变电站继电保护优化配置的分析
3.1 数字化集成保护优化配置
在科学技术不断发展的时代背景下，数字化变电站继电保护优化技术也不断更新，而系统性保护优化配置在IEC61850、数字化一次设备以及网络二次设备广泛应用的基础上，使之能够符合变电站信息共享以及互相操作的目的，从而能够全面保护变电站；而系统性保护优化配置也是在这个基础上形成的一种保护优化配置方案，系统性保护优化配置方案一般采用双重化优化配置的方法，这两个系统可以一起运转，相辅相成，其也可以单独运行。这两者配置没有任何区别，所采用的工作原理也近乎相同，其操作简单、分析全面，同时也是全面保护配置方案的基础依据。虽然数字化保护优化配置有许多优点，能够准确迅速地分析问题以及达到信息共享，但是其中也存在很多缺点。经过多次的技术改进，系统性保护优化配置已经完成了多个方案进行共同使用的目的，与常规性保护优化配置方案比较，系统性保护优化装置的网络结构较为简单、易操作，装置设备也较为简单，但其对操作技能有更高的要求，所以，在实际操作中应该选取高技能、高水平的专业操作人员。
3.2 110kV特殊值和35kV、10kV馈线保护优化配置
110kV电压是目前我国许多变电站的额定工作电压，所以在配置保护方案时，应该时刻注意，在各个工作环节中重视额定电压的配置，不能忽视其对额定电压的作用。这个工作环节与常规互感器的使用情况一样，其主要根据确定的目标进行优化配置，值得一提的是数字化继电保护优化装置不仅能够实现继电保护，而且还能够达到额定工作电压的要求。对于额定电压（11kV）的保护，应该根据不同的地方，对当地的设备、技术以及经济发展等具体情况，确定恰当的保护优化配置方案。在数字化变电站保护优化配置中馈线有着不可或缺的作用以及地位，是非常重要的环节，因此，在设计保护优化装置时应该对馈线进行详细的研究和分析，制定合理的方案，进而确保继电设备的正常运行；对于10kV、35kV馈线的问题，其中存在着不同和相同之处，所以对待不同问题应该有所区分。母线电压要求分段并列运行，而分段进行主要采用智能电压变换单元来完成，并实现最终运行时的数字变换功能，进而提高变电站的工作效率，确保变电站的正常运行。
4 结 语
在科学技术不断发展的今天,电力系统中的继电保护也需要得到 进一步优化。首先应该了解各种不同的继电保护以及所起到的作用,然后确定继电保护具体整定方案优化趋向,这样才可以让继电保护发展达到另一个高度,从而确保电力系统运行所具有的稳定性以及安全性。
参考文献
[1]郭俊文．智能变电站的继电保护配置分析[J]．科技与创新，2015，（1）．
[2]刘啸峰．110kV 智能变电站数字化继电保护研究[J]．科技致富向导，2014，（29）．
[3]曾波．110kV 智能变电站继电保护常见问题分析[J]．通讯世界，2014，（19）．
论文作者:谭江文
论文发表刊物:《电力技术》2016年第6期
论文发表时间:2016/10/16
标签：变电站论文; 继电保护论文; 设备论文; 电压论文; 优化配置论文; 装置论文; 方案论文; 《电力技术》2016年第6期论文;