摘要：随着我国社会发展的进步，各行业及日常生活对于电力的需求也在不断增长，面对这种情况，就必然要对传统变电站进行改变，利用先进科学技术来建设更稳定、更智能的变电站，这样不仅能够减少管理人员的数量，也能有效提高供电安全性，从而促进我国电力事业发展。而随着智能电网普及和大量智能变电站投入使用，智能变电站在继电保护方面也就有着更高的技术要求，但是现实情况是，继电保护方面依然存在诸多不足，必须及时采取完善措施，以保证电力运行的安全。
关键词：智能变电站；层次化；继电保护配置优化
1智能变电站继电保护技术
1.1线路继电保护
线路继电保护在智能变电站继电保护内具有重要作用。线路继电保护过程中，能够对智能变电站运行状态进行实时性监控，了解智能变电站实际情况情况，一旦智能变电站出现故障，线路继电保护可以采取相对应解决措施，对智能变电站故障进行防治。在条件允许情况下，还可以在智能变电站线路上安装测控装置，测控装置主要作用就是对智能变电站运行状态进行检测，测控装置会将所测控到的结果传输到网络体系内，继电保护就可以按照测控装置所检测到的结果，对智能变电站下达针对性继电保护指令。
1.2变压器继电保护
变压器继电保护在智能变电站内，承担着过程保护职责。在变压器继电保护装置内，在后备部分安装中可以采取集中安装模式，进而充分发挥出变压器继电保护在智能变电站内保护作用。变压器继电保护在运行时，核心模块为非电量保护，非电量保护模式需要与电缆相互连接，同时与继电保护装置相连接。变压器在运行过程中一旦遭受到不良因素影响，非电量保护模块就会进入到跳闸状态下，传输跳闸指令，能够有效缓解智能变电站在不良因素干扰下所需要承受的压力，保证变压器能够安全稳定运行。
1.3母联继电保护
母联继电保护与线路继电保护较为相似，但是母线继电保护由于母线分段性能原因，母联继电保护性质更加简单，在智能变电站继电保护内具有重要作用。
2智能变电站的优点
2.1能实现良好的低碳环保效果
智能变电站一般使用光纤电缆，且使用了大量功耗低且集成度高的电子元件构成其各类电子设备。这些改进有效减少能源的消耗及浪费，既降低了成本，也有效减少了变电站内部的辐射、电磁等污染因素，提高了环境质量，优化了变电站性能，具有良好的环境保护能力。
2.2具有良好的交互性
智能变电站的工作职责和工作特性决定了智能电网需要具有良好的互动性以确保电网的稳定、安全运行。智能变电站对信息进行了采集和分析后，不但可以内部共享这些信息，还可以与网内更高级、更复杂的系统对这些信息进行良好的互动。
2.3具有高度的可靠性
可靠性是客户对智能变电站的基本要求之一，确保其在满足客户要求的同时，也保证电网的高质量运行，而这些都基于它高度的可靠性。变电站是一个完整系统，它要求变电站自身及所有内部设施都有高度的可靠性，因此需要变电站具备管理及检测故障的功能。该功能既能有效预防变电站故障，也能对其进行快速处理，确保变电站始终保持最佳工作状态。
3层次化继电保护的优化配置方案
3.1保护功能的优化分布原则
根据保护范围、是否需要相互配合、综合决策信息来源等因素将就地保护中原有的主保护、后备保护功能在层次化继电保护系统中进行重新组态。
1）就地保护
就地保护配置被保护对象的主保护、近后备保护及设备安全的后备保护，尽可能避免就地保护之间的横向连接；在保护功能上就地保护不涉及与相邻设备后备保护在时间或者空间上的配合。
2）站域保护
站域保护与就地保护之间形成纵向连接。由于变电站内主要设备的后备保护大多配置在变压器后备保护中，因此站域保护以原有变压器相关后备保护为主体，形成变电站高压侧母线以下设备的站域后备保护，并将原有就地保护间横向耦合的功能配置到站域保护中。
3）区域（广域）保护
就地保护中需要相邻变电站及系统运行方式等信息后才能更合理地决策保护功能，例如线路距离Ⅲ段保护、零序Ⅲ段保护、变压器零序末段功能等配置到区域（广域）保护。
3.2保护功能的优化分布方案
图1保护功能优化配置示意图
如图1所示的典型变电站接线及保护配置，线路就地保护仅设置纵联保护和距离Ⅰ段，将原有就地线路保护中的相邻设备的远后备如距离Ⅱ段、距离Ⅲ段、零序保护等，在实际应用中受系统运行方式影响、保护整定配合相对复杂、过负荷运行状态下存在风险的功能布置到区域（广域）保护中，利用区域（广域）保护获取的其他变电站数据信息和运行方式参数信息进行综合决策。
变压器就地保护中仅设置差动保护、间隙保护或者作为变压器近后备的阻抗保护，各侧后备中配置的下级设备后备的功能如过流保护、零序保护等配置到站域保护中。
母线保护中仅设置差动保护，各间隔失灵保护配置到站域保护中，减少就地保护之间的联闭锁。按照上述配置方式后，就地保护无需与其他保护配合，同时就地保护之间不存在横向连接，使得就地保护配置独立、功能简化，并进一步实现少维护。站域保护以变压器后备保护为主体，利用智能变电站站内交互提高保护性能。
4信息交互实现保护优化
4.1就地保护定值的自动整定
由于就地保护仅配置了被保护对象的全线速动功能，保护功能大大简化，可以利用智能变电站信息交互来实现保护定值的自动整定。定值整定通常需要一次设备参数，根据整定原则设置定值项，再通过系统运行方式参数校验其灵敏度是否符合要求。整定原则一般是固定的，因此如果保护能够自主获取一次设备参数和最小系统运行方式的短路参数，就能够实现定值的自动整定。
4.2与就地保护协同的站域后备保护
在所提的优化配置中，站域保护配置是以原变压器各侧后备保护为主体、变电站为对象的站域后备保护。站域保护通常采用网络采样方式，能够获取全站各间隔电流、电压数据。从可靠性角度考虑，站域保护的保护范围越大，其不正确动作造成的后果也越严重。为了防止合并单元输出数据异常或者网络异常时造成保护异常，可以采用与就地保护协同的方式，站域后备保护采用启动元件和选择元件与门构成动作判据。对于终端负荷变电站，站域后备保护的启动元件可采用电源侧过流元件，由站域保护装置根据采样数据进行计算。对于联络变电站或者存在多侧电源时，可采用差动元件作为启动元件。在各间隔就地保护中，设置灵敏的过流元件和功率方向元件，作为站域后备保护的选择元件。
根据从负荷侧到电源侧的原则，逐级判别就地保护的启动元件状态和方向元件。
站域后备保护在判别故障后，与就地主保护时间配合，同时也避免通信异常造成事故扩大，延时一个整定级差后切除相邻断路器或上级断路器。通过与就地保护的协同交互，降低了由于站域保护接收的采样数据异常而造成事故扩大，与就地保护形成梯级配合，实现变电站内故障的近后备。
结束语
综上所述，相对于传统变电站的继电保护模式来说，智能变电站的保护装置具有更加灵敏、智能、可靠及迅速的优点，为变电站配置其他设备提供了切实可靠的保障，为建设综合性的智能变电站奠定了坚实的基础，是当前电力行业发展的主力军，需要继续加大研究力度提升其运作能力，促进智能变电站的综合发展。
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论文作者:张冬梅,写乾坤
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/24
标签：变电站论文; 智能论文; 继电保护论文; 变压器论文; 元件论文; 线路论文; 站内论文; 《电力设备》2017年第19期论文;