变电站保护配置与设计（精选10篇）
变电站保护配置与设计 第1篇
惠蓄电厂是目前世界上一次性建设、装机容量最大的抽水蓄能电厂, 具有调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等功能。电厂安装8台300MW可逆式抽水蓄能机组, 总装机容量达2400MW。
2 继电保护的相应要求
2.1 设计原则
惠蓄电厂为高水头、大容量的抽水蓄能电站, 其继电保护配置和设计原则上与常规电站相比较, 有着较为独特的地方。应参考《水电厂继电保护设计导则》、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》等相关文件对发电机及变压器继电保护的具体要求, 结合惠蓄电厂的实际工作情况进行配置。
2.2 技术保障
结合目前国内水电站继电保护条例法规的基本原则, 发电机及变压器继电保护采用200MW及以上的发电机和220k V及以上的变压器的大机组保护设计方案;根据500k V电路保护设计方案的相关规定, 对500k V线路采取多种保护方式, 包括母线保护、开关保护及线路保护等。保护装置不会因为相关元件的损坏而失去效用, 能够在电路发生问题时及时报警, 并对其准确性有充分保障。
3 惠蓄水电站发电机、变压器及线路继电保护
惠蓄电厂500k V线路保护的配置功能包括光纤差动保护、接地距离保护、相间距离保护、零序过流保护、过电压保护、短引线保护;母线保护配置功能采用母差保护;开关保护配置功能包括失灵保护、充电保护、死区保护、三相不一致保护及自动重合闸。具体为:能福甲线配置2套微机分相式光纤电流差动保护作为主保护, 不配置独立的后备距离保护。保护采用双光纤通道, 每套保护同时使用一路专用光纤通道和一路复用2M迂回光纤通道。线路两侧各配备两套远方跳闸就地判据装置 (含过电压保护) , 作为保护远跳回路的就地判别和过电压的远方发信。能福乙线保护配置与能福甲线基本相同。因东莞Ⅱ线设有出线隔离刀, 故东莞Ⅱ线设置短引线保护。能博线保护的配置与性能和能福甲线保持一致。母线配置2套母线差动保护作为主保护, 与开关失灵保护配合完成失灵联跳功能。
惠蓄电厂主变压器保护配置的主保护有纵差保护、重瓦斯保护、压力释放保护;后备保护配置主要有低压过流保护、零序过电流保护;异常运行保护配置主要有过负荷保护、过激磁保护、轻瓦斯保护等。
惠蓄电厂发电机保护配置按照短路保护、接地保护和异常运行保护三类配置原则设置, 短路保护主保护设置有纵差保护、绕组匝间横差保护;接地保护设置有95%定子接地保护、100%定子接地保护、转子一点接地保护;异常运行保护包括失磁保护、过电压保护、轴电流保护等多种保护。以短路保护中的定子绕组横差保护为例, 惠蓄发电机主要采用单元件横差保护, 这一保护方式在每相定子绕组为多分支, 当某相中某一分支发生匝间短路或某相两分支之间在不同匝数处发生短路时, 横差保护可以立即采取相应措施切除发电机, 从而确保安全性。惠蓄水电站的定子绕组规格为每相3分支, 并引出3个中性点, 加设两套零序电流型横差保护 (即单元件横差保护) , 如图1所示。
4 发电机保护的设计原则与配置方案
目前水电站发电机常见运行故障有:定子绕组故障, 包括相间短路、接地故障、匝间短路;转子绕组故障, 包括转子绕组一点接地及二点接地、转子绕组匝间短路;发电机异常运行状态, 包括外部短路造成的定子绕组过电流、负荷超过发电机额定容量导致的三相对称过负荷、外部不对称短路或不对称负荷导致的发电机负序过电流、甩负荷过于突然导致的定子绕组过电压、励磁回路故障或强励时间太长导致的转子绕组过负荷、水轮机球阀突然性关闭导致的发电机逆功率等。
通常大机组的保护装置包含短路保护、接地保护和异常运行保护3个部分。针对200MW及以上的发电机与220k V以上的变压器, 安装主保护、后备保护与异常运行保护三位一体的两组微机继电保护装置最为合适, 且每套装置均有独立的直流电源与电流互感器, 还有单独的跳闸线圈出口。
针对被保护区域发生的类短路故障, 还需要采取短路保护措施, 以减轻短路故障给机组带来的直接损坏。
4.1 短路故障的主保护
发电机定子绕组或输出端因相间短路或接地短路故障会出现较大短路电流, 烧坏发电机线圈等零件, 破坏发电机内部结构。目前主要的主保护方式有纵差保护法和在定子绕组匝间采取横差保护法。
4.2 短路故障的后备保护
主要后备保护方法包括转子负序电流保护、定子绕组过负荷保护、次同步过电流保护及低压过流保护4种方式。转子负序电流保护主要针对的是因电力系统短路或三相负荷不平衡导致的转子内部烧损;定子绕组过负荷保护主要针对发电机长期超负荷运行时的过热现象, 防范内部短路故障;次同步过电流保护针对发电机变频启动过程中定子绕组产生的短路故障;低压过流保护则主要应用于发电机及其周边设备的后备保护。
4.3 接地故障的保护
大型发电机的定子绕组相对电容比普通发电机要大, 所以一旦发电机有接地故障, 相应产生的电容电流也会较大, 给发电机运行带来安全隐患。另外, 接地故障还会导致接地弧光过电压, 引起发电机其他位置绝缘损坏, 造成更严重的短路故障。
目前接地故障保护主要有定子绕组接地保护和转子接地保护两种方式。
定子绕组95%接地保护原理如图2所示, 流过中性点的电流带动电流元件运行, 从而发挥保护作用。但该方式还存在一部分盲区, 在中性点附近接地时不动作。据规程规定, 对容量为100MW及以上的发电机, 应装设100%定子接地保护, 即没有死区的接地保护, 如图3所示。
另外, 为了规避发电机转子接地故障, 保障发电机组的顺利运行, 应配置完善的预警系统, 在发电机组接地故障产生后, 能够及时通知相关人员尽快切除发电机, 保障运行安全。按照相关规范, 水轮型发电机在发生转子接地后, 需马上安排停机, 所以水轮型发电机一般不采用转子两点接地保护方式。
4.4 异常运行状态的保护
发电机异常运行包括失磁、失步、过负荷、过电流、低频和过频等, 可能会给机组造成危害, 但不会很快造成机组的直接破坏, 一般应装设一套专用保护, 不为其另设后备保护, 主要配置有失磁保护、失步保护、过电压保护、轴电流保护、逆功率保护、低频和过频保护等。
5 水电站变压器继电保护的设计原则与配置方案
5.1 变压器常见故障
根据发生故障的位置, 变压器常见故障主要分为油箱外、内两种。
油箱外部故障, 指变压器绕组引出端绝缘套管及引出短线上的故障, 主要包括相间短路故障、大电流侧接地故障及低压侧接地故障等。
油箱内部故障包括各侧的相间短路、大电流系统侧的点相接地短路、同相部分绕组间的匝间短路等。
另外, 在变压器的实际运行过程中, 还会因系统故障或其他因素出现过负荷, 系统电压上升或频率降低会产生过激磁, 使得变压器中性点电位上升, 变压器油箱油位超出常规范围, 甚至导致变压器因温度过高、冷却器全面停运等。
5.2 变压器保护配置
变压器如果发生短路, 会相应产生极大短路电流, 使得变压器发生严重过热, 严重情况下会导致变压器绕组及铁心烧毁。如果变压器短路故障发生在油箱内, 则与电弧相随的短路电流甚至会引发变压器火灾等问题。此外, 短路电流会产生电动力, 使得变压器本体走形甚至损毁。变压器的异常运行也会威胁到变压器的安全, 需要及时发现并加以处理。
为保障变压器运行稳定安全, 减少故障损失, 当变压器短路时, 需要短时间内切断变压器;若变压器出现异常运行情况, 则应该及时报警并采取加急措施。
大型变压器多采用纵差保护方式, 保护系统由分相差动元件、涌流闭锁元件、差动速断元件、过激磁闭锁元件及TA断线信号 (或闭锁) 元件等组成。在纵差保护装置中, 为了保障内部故障的应变灵敏度, 避免故障电流, 大多采用比率制动特性的差动元件。变压器纵差保护原理如图4所示。
当变压器正常运行或外部故障时, 流入变压器的电流和流出变压器的电流基本相同, 不会触发纵差保护系统运作;当变压器内部故障或异常运行时, 不考虑负荷电流的影响, 则只有流进变压器的电流而不存在流出变压器电流, 会触发纵差保护系统运作, 切除变压器, 保障变压器安全。
目前发电机变压器保护中, 包含涌流闭锁元件、过激磁闭锁元件、差动速断元件3个部分, 分别用于躲过励磁涌流、避免纵差保护误动及变压器切除工作的快速稳定3个方面。
根据目前水电站继电保护的实际情况, 在设计原则和配置方案的制定过程中, 应结合短路故障后的后备保护、零序过电流保护、低压过流保护、变压器过激磁保护等多个方面, 全面完善既定计划, 从而保障水电站投用后变压器的稳定运行。
摘要：以惠蓄电厂为例, 介绍水电站发电机及变压器继电保护的设计原则和配置方案, 以实现优化发电机及变压器保护措施的目的。
关键词：发电机,变压器,继电保护,优化,措施
参考文献
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变电站保护配置与设计 第2篇
摘 要：随着经济社会的不断发展，电力系统也在随之不断发展，为了保证电力系统的安全稳定运行，当前几乎所有的电力设备带有继电保护装置。智能变电站是电力系统的重要组成部分，继电保护配置是否科学对智能变电站的运行会产生直接影响，进而影响到整个电力系统的运行。基于此，本文对智能变电站中的继电保护配置进行了分析和探究，以期为相关电力企业和人员提供一定的参考。
关键词：智能变电站；继电保护；设备配置
一、智能变电站继电保护配置的架构分析与探究
从继电保护配置的整体架构来说，智能变电站的继电保护配置仍然沿用了传统变电站继电保护配置架构，“三层两网”仍然是智能变电站继电保护配置常用的架构体系。在这个架构体系中，智能变电站继电保护配置与传统变电站继电保护配置的不同主要表现在以下两个方面。首先，智能变电站继电保护配置使用光缆代替了传统的电缆，保证了设备运行的稳定性。其次，传统的开关量以及模拟量的电信号也被智能数字光信号所代替。因此，在这种情况下，智能变电站能够很好的对跳闸回路和采样回路的问题进行监控。智能变电站主要包括设备层、间隔层和站控层三个主要部分。其中设备层主要利用智能设备对变电站中的电能进行分配、传输和监测等相关功能。间隔层主要是通过对二次设备测控监视装置实现一个间隔数据的利用和功能实现的。站控层主要是通过各个相关的子系统，如站域控制系统、通信系统以及自动化系统等实现智能变电站的单个设备甚至是全站的监测和控制功能，进而完成智能变电站的数据采集、变电站信息管理等相关功能。
二、智能变电站继电保护装置配置方式的分析与探究
（一）主变继电保护配置
按照智能变电站工作电压的不同，主变保护的配置也是不同的，相应的配置方案也存在较大的差别。首先，对于常见的110kv以及110kv以下的智能变电站的主变保护配置主要是以直接跳闸组网的方式进行配置的，将二次硬接线与相应的开关进行连接、合并，然后根据智能变电站的相关情况进行一次性的配置接入。其次，对于220kv以及220kv以上的智能变电站的主变保护主要采用的是双重化配置方法，按照双重化的配置原则对智能变压器各侧的合并单元MU进行配置连接，这样能够保证每套主变继电保护配置方案都具有主后备保护和后后背保护两种功能，提高安全性和稳定性。
（二）变电站线路继电保护配置
同样的，不同的工作电压下，智能变电站线路的继电保护配置也是不同的。对于110kv以及110kv以下的变电站线路保护配置，主要是将保护功能和测控功能统一到一个配置方案中，并且配置完整的、科学的线路主后备保护功能和后后背保护功能。其次，对于220kv和220kv以上的变电站线路继电保护配置，主要是采用一对一启动或者是断路控制器不对应位置启动的配置方案。通过这些继电保护配置方式，能够使远跳保护装置对过电压进行保护，通过相关的断路器开关对线路电压进行控制，确保线路运行的安全性。
（三）母线继电保护配置
直接采样、直接跳闸是智能变电站母线继电保护配置的主要方式。通过母线继电保护装置对母线的相关状态进行智能采样，并且通过继电保护装置中的相关功能设置将采集到的信息传递给智能开关，当变电站中的母线出现故障的时候，相关的继电保护装置就嫩巩固将跳闸指令发送到变电站中的故障间隔层和故障控制开关，并且通过相关设备将跳闸的信息再一次传递给母线保护装置，通过对相关信号的分析确定变电站中的跳闸指令是否已经完成，这种直接采样、直接跳闸的方式能够有效地提高母线继电保护装置的工作效率，当发生故障的时候能够做出迅速的反应，确保变电站的安全运行。
（四）低频低压减载继电保护配置
低频低压减载继电保护配置主要为了增加智能变电站更加安全稳定的运行而配置的。主要的配置方式主要是网络采样、网络跳闸的方式，这种配置方式能够有效地节省光缆，具有十分明显的经济性，而且还能够减少智能变电站的能耗，更好地实现智能变电站的绿色性能和环保理念。
（五）备用电源自投继电保护配置
在不同的运行电压下，备用电源自投继电保护配置的方式也是不同的。首先，在35kv以及35kv以下电压等级下，变电站备用电源的母线配置一般都是运用单独分段的方式，也就是当两个分段开关断开的时候，备用电源中的两条母线能够互为备用，这样即便是一个开关断电，另一个的母线还能够继续工作。其次，对于110kv电压等级的备用电源母线，一般选用的是双母线的继电保护配置，如果电压更高，还可以采用三台主变的方式进行继电保护，这样能够更好地确保备用电源的运行。需要注意的是，对于备用电源的进线自投继电保护配置，可以采用网络采样、网络跳闸的配置方式，通过智能变电站中相关设备的智能采集功能和信息共享功能能够对备用电源的运行进行监控和指导，进而确保备用电源能够在稳定的运行环境下投入到变电站的工作中，有效发挥作用。
三、结语
与传统变电站工作方式相比，智能变电站能够通过智能化的操作开展相关工作，自动识别、智能预警和智能阻断保护等等，能够有效地提高变电站的工作性能。随着相关科学技术的发展以及智能设备的不断普及，智能变电站的发展以及相应的继电保护配置也会随之不断发展。探究智能变电站的继电保护配置架构和方式对智能变电站的发展和继电保护配置优化都具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]解晓东.智能变电站继电保护配置分析[D].山东大学，2013.
变电站保护配置与设计 第3篇
1 智能变电站继电保护配置实际应用
1.1 智能变电站概述
智能变电站实际建设过程中, 通过将智能化技术进行有机结合, 能切实实现强大功能[1]。目前来说, 智能化变电站建设借助于计算机网络技术, 切实朝着数字化、智能化目标前进, 并有助于实现信息共享。在信息采集及处理等过程中, 借助于智能化技术, 能够自动进行, 使电网功能更加强大。通俗来讲, 所谓智能化技术, 即倡导以人的思想进行考虑, 变电站建设应凸显出人性化思想。相对而言, 智能变电站现阶段仍未得到广泛普及, 随着智能变电站的不断建设, 将有效避免停电故障等现象发生, 同时大大增加设备周期。与此同时, 智能变电站实际建设过程中, 花费的成本实际上是逐年下降的, 因而必然具有十分广阔发展前景。
按照智能变电站相关划分, 主要包括三个层次, 其中过程层又被称之为设备层, 由于该层结构具备大量电路元件, 因而应对其重点开展继电保护。间隔层主要针对于二次设备, 能切实起到间隔设备作用。除此之外, 站控层借助于先进自动化技术等, 能切实实现数据采集、视频监控等有效功能。
1.2 智能变电站设备继电保护
1.2.1 线路保护。
通常来说, 线路保护装置尤为重要。在实际应用的过程中, 通过相应线路保护装置, 能切实实现不同电压等级下, 对间隔单元进行良好监控。线路保护装置本身能起到良好通信监视作用, 与此同时, 对于备用电源自投也能起到一定保护及控制作用。利用线路保护装置存在优良性能, 能切实促进各种用电系统方面控制, 并使电网实现良好运行。在实际应用的过程中, 也可以通过将其与其他设备进行有机结合, 共同组建良好自动化系统。
1.2.2 变压器保护。
对于变压器保护而言, 其保护装置相对较为复杂, 能切实实现良好的通信、监视以及控制一系列功能[2]。与此同时, 该装置在实际应用的过程中, 可以被用来当做智能化开关柜重要组成元器件。该装置本身具有强大保护库, 保护库内部含有标准保护程序, 数量超过了20个。借助于变压器保护, 能切实实现良好电压电流获取、采集等有关功能。通常来说, 其过程层一般通过分布式加以配置, 因而切实起到一定差动保护作用。
1.2.3 电抗器保护。
所谓电抗器保护, 即我们常说的电感器保护。通常来说, 根据物理学相关原理, 导体本身一旦通电, 导体周围同样会存在大量磁场。由此可见, 只要电导体具备载流功能, 就能切实具备一定感性。但是对于通电长直导体而言, 其本身电感相对较小, 因而不能产生较为强大磁场。由此可见, 只需将导线进行缠绕, 最终成为螺线管的形状, 就能起到一定电抗器作用。此种情况下, 一般被叫做空心电抗器。相对来说, 在空心电感器原有基础上插入铁芯, 此时又被叫做铁芯电感器。按照电抗的分类, 主要包括两种类型, 一种类型为感抗, 另一种类型为容抗。
1.2.4 母线保护。
对于整个电力系统而言, 应切实加强母线保护[3]。相对来说, 总线对于整个电力系统都起到十分关键作用, 尤其表现在传输及分配方面。总线电源一旦产生故障, 将难以对其有效解决。从性质上讲, 该故障较为恶劣, 对于总线有关所有设备都能起到伤害作用, 非常不利于整个电网良好运行。与此同时, 也容易产生大面积停电现象, 使设备出现大量损坏, 不利于电力系统正常工作。由此可见, 加强母线保护尤为关键。
1.2.5 采样同步法。
在实际开展继电保护过程中, 通过采样同步法能切实实现良好的系统保护作用。在开展变电站保护过程中, 将母线保护进行有机结合。在线路保护方案选择过程中, 应力求做到一致。目前来说, 采样同步法已经在我国得到一定程度应用。例如, 通过数据校正法能切实起到良好数据校正作用, 通过实践调整法能起到良好时间调整作用。
2 智能变电站继电保护配置未来前景
2.1 通过广域信息实现电网保护
针对现阶段继电保护方面应用现状, 通过加强广域信息网络建设, 并最终实现良好继电保护必将成为未来一大趋势。目前来说, 广域保护系统主要包括下面几个方面:第一, 借助于广域保护系统, 能切实实现良好动态监测, 并使监测切实具备范围广、时效性强等特点。与此同时, 在对监测系统进行安装过程中, 还应切实掌握好安装地点。第二, 通常来说, 广域信息系统能切实起到良好信息符合切割作用, 并能通过良好广域控制措施实现电网科学控制。第三, 通过相应实时控制系统, 能切实促进广域控制有效进行。通常来说, 一旦电网运行过程中出现故障, 现场保护也随之会出现一定降低, 此时广域保护启动。在实际广域保护开展过程中, 主要构建起了良好的防线, 能切实通过自动控制, 有效实现电网运行安全。在实际应用的过程中, 通过加强与继电保护之间的有机结合, 能切实起到紧急控制等作用。一旦系统出现异步振荡等现象, 借助于强大子系统, 能切实避免系统崩溃现象, 避免安全事故发生。
2.2 主动原则下瞬态保护方面的发展
通常来说, 借助于瞬态传输线路, 能切实实现电网瞬态保护。通常瞬态传输线路本身具有相应高频特点, 按照类型划分, 瞬态保护又分为两种类型。其中一种类型为数量方面瞬态保护, 另一种类型为暂态行波方面保护。数量方面瞬态保护实际开展过程中, 电源频率对电网不会起到明显作用, 该保护具有一定精度高、速度快等特点。与此同时, 在实际应用的过程中, 能切实起到良好滤波作用。早期瞬态保护过程中, 行波保护具有较为广泛应用。通常来说, 实际开展行波保护过程中, 能切实避免系统摇摆等相关因素造成影响。电流互感器始终处于饱和状态, 并呈现出一定方向性特点, 并能根据实际情况, 进行有效快速响应。然而, 对于实际谐波影响, 难以做到真正区分。目前来说, 根据瞬时频率特点开展继电器保护得到了广泛应用。相对来说, 暂态保护目前具有成本高、质量难以保障等特点。与此同时, 实际应用过程中容易产生保护误动等现象, 对于故障选相也带来较大麻烦。
3 结束语
文章浅要探讨智能变电站建设过程中, 继电保护装置目前实际应用, 并就其未来前景提出了自身的相应看法。只有不断加强继电保护, 提高电力元件使用寿命, 才能切实促进智能变电站建设顺利进行, 并保障电网始终保持稳定运行, 从而促进我国电力事业切实得以快速发展。
摘要：通常来说, 对于电网运行而言, 电力元件应切实受到一定继电保护, 这样才能使电网安全性得以有效保障。继电保护装置就是出于上述目的, 使智能变电站不易发生严重用电安全事故, 也确保了人们日常用电安全。现阶段而言, 智能变电站建设过程中, 普遍需要相应继电保护装置, 这样才能使智能变电站充分为广大群众服务。文章对智能变电站建设过程中, 继电保护装置目前实际应用展开分析探讨, 并就其未来前景进行预测。
关键词：智能变电站,继电保护装置,应用,未来前景
参考文献
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对智能变电站继电保护配置的分析 第4篇
摘要：随着电力技术的不断发展，我国的智能电网技术以及智能电气设备都取得了较大的发展，在技术上取得了突破新的进步。就目前我国的电力发展形势而言，智能变电站已经取代了传统的变电站，成为变电站发展和改革的一种趋势。由于继电保护装置是智能变电站中一个非常重要的组成部分，因此对继电保护配置的研究也成为了人们关注的一个焦点，本文笔者结合自身工作经验，对智能变电站的继电保护配置的相关问题进行探讨和研究，希望能对相关方面的研究和发展有所帮助。
关键词：智能变电站；继电保护配置；整定计算；最小灵敏度系数
1.前言
电力行业与人们的日常生活以及社会的经济发展息息相关，因此是国民经济中支柱产业之一。所以，通过采取一定的措施和手段，保证输变电系统保持一种稳定、安全的运行状态至关重要。现代社会，人们对电力的需求不断加大，同时经济发展的需求也对电力行业提出了更高的要求，所以智能变电站的提出了发展可以说是一种良好的趋势，因为这是我国电力行业走向智能化、信息化和数字化的一个重要标志。但是智能变电站在运行的过程中很大程度上都依赖于其内部的继电保护配置，可以说没有继电保护配置，就没有智能变电站，因此，只有做好智能變电站的继电保护配置的维护工作，不断的加强继电保护配置工作的水平，这样才能保证整个智能变电站的安全稳定的运行。
2.智能变电站的继电保护配置概述
继电保护配置，是智能变电站中一个非常重要的组成部分，这一配置在保证智能变电站的正常运行以及提高整个智能变电站的整体运行效率上起着无可替代的作用。正是因为继电保护配置独一无二的作用，所以我们才在继电保护配置实际运行的过程中不断的引入智能化的理念，从而使得智能变电站中的继电保护配置不断发展为智能化配置。
智能变电站，顾名思义，就是采取先进的、具备可靠性和集成环保性的智能化设备，并且结合数字化系统，为变电站注入新型的信息化思想，然后对整个变电站的数据进行及时、有效的采集、储存、测量、分类以及控制等，最终实现整个电力网络的网络化和智能化，实现信息共享。智能变电站在我国的提出和发展，注定为我国的电力企业的进步注入了一股新鲜的动力，但是由于我国的智能变电站的起步较晚，因此，我国智能变电站的建设还处于一个研究和发展阶段，但是目前，智能变电站在运行过程中的层级性已经清晰的呈现出来了。
通常而言，智能变电站包括三层，分为过程层、间隔层以及变电站控制层。其中，一次设备以及各种智能化的组件构成了过程层，过程层主要担任整个变电站的电能分配以及电力的变换传输工作；间隔层主要负责变电站数据的传输；控制层主要负责对整个自动化系统以及其它几个系统的控制，通过对电力系统的控制实现整个变电站的数据采集、监控等工作。而继电保护配置存在于这三个层之间的任一层，是对这几个层进行配置，进而保证这些层都可以运行在一种高效而稳定的状态之中，下面，笔者对继电保护配置进行详细的介绍。
3.智能变电站继电保护的主要任务
智能变电站的继电保护配置的任务会根据变电站的运行情况有不同的分类。（1）按照保护对象分类，则继电保护的主要任务主要由以下两个部分组成：输电线路和主设备保护。在这两个任务中，主设备主要包括发电机、变压器、母线、电抗器以及电容器；（2）按保护功能分类，导致智能变电站出现故障的原因是多方面的，包括内部原因和外部原因等，因此，根据保护功能的不同，继电保护可以分为短路故障保护和异常运行保护。其中，在继电保护中其主导作用的是短路故障保护，又被称之为主保护、设备保护；异常运行保护根据异常情况的不同被分为电流保护、过负荷保护、失磁保护等[1]；（3）按装置结构分类，主要分为数字保护、信号保护、计算保护等，总体而言，可以分为模拟式保护和数字式保护两个类别。其中，机电型保护装置、晶体型保护装置以及集成电路型保护装置等都属于模拟式保护；而微型计算机保护装置、微处理保护装置等都属于数字式保护；（4）按动作原理分类，按照动作原理进行分类是从专业电力理论原理的角度出发的，主要分为过电流保护、过电压保护、功率方向保护、距离保护、差动保护、载波保护等。
从这些分类方法中我们可以看出继电保护的多样性和复杂性，因此对继电保护配置的研究仍然需要很长的路要走，还需要我们进行不断的探索和研究。
4.继电保护配置的整定计算
继电保护配置在运行的过程中，适应电力系统运行变化的能力是有限的，因此我们需要对各种继电保护给出一个整定值，编制出一个整定方案，整定方案一般而言都是按照电力系统的电压等级或是设备来编制的，同时，还需要按照继电保护的功能进行方案划分。由于电力系统的运行不是一成不变的，所以继电保护方案也要按照电力系统的变化而进行及时的调整，如果继电保护配置的运行情况超出了预订的适应范围，那么我们就需要对全部或是部分的继电保护配置进行重新的镇定计算，编制出一个新的镇定方案，以满足电力系统的新的运行需求。
因此我们在这里就提到一个概念：继电保护灵敏性，继电保护灵敏性是指继电保护装置对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态时的反映能力。我们通常用继电保护灵敏性来反映继电保护配置对于电力系统运行状态的适应程度，通常用最小灵敏度系数来表示：
Kr=Ik/KgTKTKiIsb*r≥1.5[2]
其中，Kr代表继电保护配置的灵敏度；Ik代表智能变电站二次侧出口处最小两相短路电流，A；KgT代表变压器的组别系数，KT代表变压器的变压比；Ki代表高压配电箱电流互感器的变流比；Isb*r代表瞬时过流继电器工作电流。通过公式，我们可以计算出继电保护配置的最小灵敏度系数。
线路继电保护的配置及整定计算
保护分类保护类型组成元件计算条件最小灵敏度系数
带方向的电流或电压保护零序、负序方向元件按被保护区末端金属性短路计算2
发电机、变压器、线路及电动机纵联差动保护差电流元件按被保护区末端金属性短路计算2
主保護平行线路横差方向和电流平衡保护电压或电流启动元件电路两侧未断开前，其中一侧保护按线路中性点金属性短路计算2
母线完全差动保护差电流元件按金属性短路计算2
距离保护距离启动元件按被保护区末端金属性短路计算1.5
距离测量元件 1.3
电流保护和电压保护电流和电压元件按被保护区末端金属性短路计算1.5
母线不完全差动保护差电流元件按金属性短路计算1.5
平行线路横差方向和电流平衡保护电流元件线路一侧断开后，按另一侧对端金属性短路计算1.5
主保护的个别元件中性点非直接接地保护电流元件按被保护区末端金属性短路计算1.5
距离保护负序或零序增量启动元件按被保护区末端金属性短路计算4
平行线路横差方向保护零序方向元件线路两侧均为断开前，其中一侧按保护线路中间金属性短路计算4
线路一侧断开后，另一侧保护按对侧金属性短路计算2.5
后备保护电流保护和电压保护电流、电压元件按相邻电力设备和线路末端金属性短路计算1.2
该表中的灵敏度系数即为电力系统在不同的运行状态和运行条件之下所需的继电保护设备的最小灵敏度系数[3]。
5.结束语
综上所述，本文笔者主要对智能变电站的继电保护配置进行了分析了研究。在智能变电站运行的过程中，继电保护配置起到了保驾护航的作用，同时继电保护配置也对提高变电站的运行效率起到非常重要的影响，目前国内对这方面的研究仍不是很成熟，因此还需要我们进行更深入的、进一步的探索和研究。
参考文献：
[1]李锋，谢俊，兰金波，夏玉裕，钱国明.智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J].电力自动化设备，2012，02：122-126.
[2]解晓东.智能变电站继电保护配置分析[D].山东大学，2013.
智能变电站继电保护配置探究 第5篇
1 继电保护基本原理
继电保护以前,除要了解故障信号检测方法,还应当掌握信号信息采集方法,并可以正确把故障信号由正常信号内划分出来。凭借故障对于出现故障的时候电气量变化特点研究,能够相应形成作用在不同层次各种继电保护电力系统。打个比方,电流速断与过流保护对于短路故障电流增大情况可以有效抑制;电压速断与低电压保护对出现短路故障电压降低情况可以有效应对;超负荷保护能解决短路故障电流与电压间相位改变情况。
2 智能变电站继电保护配置论述
继电保护配置,为变电站运行与建设当中不可缺少重要环节,在确保及提升智能变电站的整体运行效率与运行质量中有着举足轻重的地位,基于这种重要作用,我们在它实际发展的过程当中引入相应智能理念和方法,进一步实现智能变电站继电保护当中智能化的配置。智能变电站对我国电力工业可持续发展的必然趋势,智能变电站的发展在提高电力系统的整体性能,满足人民日益增长的需求的深远意义。智能变电站继电保护和传统的变电站继电保护是显而易见的区别两个保护设备编程相关的操作和保护的设计是不同的。实际上,从智能变电站来看,就是凭借结合具备可靠性,先进性和集成环保等性能智能型设备,并添加新型信息思想,把变电站信息及时,有效测量,采集,控制和保护功能,最终达到整个平台信息共享,网络化等。显然的,就现如今看来,因为智能变电站我们国家起步比较晚,所以,它还停留在建设发展初级阶段,但运行过程当中已把它层级性明确显露出来。通常情况下,智能变电站还包含变电站控制层,间隔层和过程层等几层,在这里面过程层通过一次设备和各类智能元件构成,主要担当变电站变换传输和电能分配等,变电站控制层实现控制所有自动化系统功能,进一步达到整个站数据采集,监视及控制的目的。显然的,和它对应的,智能变电站继电保护配置事实上就是对上述几个层的配置,进一步确保该层面系统都可以在高效状态中运行。
3 智能变电站继电保护配置探析
智能变电站为结合可靠,先进,环保与集成高智能型设备,凭借数字信息网络化,信息共享化等指标,自动生成信息的采集,测量,保护,控制等基础功能,结合智能变电站内部每个继电保护设备配置,我们通过智能变电站过程层和变电站层分析。
3.1 过程层的配置
继电保护在过程层快速旅行主要的保护措施。变压器巴士,差动继电器保护和纵差动保护的典型的。继电保护的过程,包括备份保护和这两种形式的主要保护,继电保护的主保护、后备保护可以求助他们的集体保护设备在变电站层。继电保护的设计过程将更加简单,其设计过程的备份保护可以做适当的简化,将导致更方便和简单的硬件设计。层保护过程中整体保护设定值的过程通常是固定的,不改变电网运行方式变化的结果。如果实际操作期间的存在同时保护母线与相应的电路,硬件系统分开,独立于彼此。变压器和线路保护的一层保护过程中两个重要环节,加强研究的意义是深远的。首先,线路保护。直接采样和跳断路器线路保护两个主要方面。智能变电站线路保护存在显著差异与传统变电站线路保护,智能变电站可以集成实现继电保护的目的。智能变电站在重合闸和故障保护功能支持GOOSE,GOOSE开放后断路器可以实现的功能。点对点信息传输线路保护间隔层内的主要传播方式。合并单元、保护测控和智能终端设备有效链接,配合各种功能的首选。实际操作过程中合并单元和保护测控装置集成,集成数据传输和直接取样。脱扣功能应该配合前两个有效。电子变压器的重要设备之一,该设备上安装总线和线,电子变压器电压信号和电流信号可以访问合并单元,然后通过多个传输到测量和控制装置和SV网络后包装。当跨间隔通常依赖于传输GOOSE信息。第二,变压器保护。变压器的重要设备智能变电站、智能变电站时钟配置变压器保护双保护形式。通常我们说双套保护是指保护区,集成主保护配置模式。在这个备份保护可以采用的集成方式测量和控制装置配置。结合变压器保护在实际工作的过程中采样模式,每侧断路器连接到它。GOOSE可以接收失败保护跳闸命令,实现最终失败保护断路器跳闸功能。低、中或高侧智能终端直接附加到GOOSE,同时也对变压器保护装置连接,使保护装置可以实现与智能终端的旅行。
3.2 变电站层的配置
变电站层的智能变电站集中备份保护模式。变电站层主要的在线、实时自适应和环境技术。结合集中备份保护模式可以有效地实现广域保护的相关功能,同时配置达到双重保护。集中备份保护模式可以为所有组件实现有效的保护。智能变电站继电保护的选择性,通常几乎是备份的一种保护,保护智能变电站的主要类别当中所有母线与直接出现;其二为远后备式保护。其保护范畴主要为同对端母线连接全部线路与直接出现对端母线。独立后备保护的采集是至关重要的。智能变电站依据对象做保护装置配置,比如像线路保护,母线保护与主变保护等,同结合常规的互感器的时候是一样的,只不过是把原先保护装置交流量输进插件转变成光纤数据采集接口,用以太网传输GOOSE和采样值。
4 结语
通过我们以上介绍与分析,针对于智能变电站继电保护配置的现状,变电站保护配置内过程层与变电站层等多方面内容已经有了初步了解,我们得到这样的结论,完善过程层和变电站层配置工作,对智能变电站继电保护讲,意义重大。实际上,就目前变电站来讲,想要真正达到智能化还有很漫长一段路要走,而在这漫漫长路当中,智能变电站继电保护配置是智能化突飞猛进发展的一种标志。但是实际智能变电站继电保护配置当中,无论变电站层,亦或是过程层,都可能因为某些因素而影响其正常运行,而这些状况是不可以长期存在下去的,这也就对电力工作者提出了更高的要求。
摘要：智能变电站继电保护,在现如今智能变电站相关建设中占据着不可替代重要位置,原因是同传统相对那类智能特征,直接致使继电保护配置存在差异。显然的,对于继电保护配置来讲,实际要符合迅速,灵敏,可靠等指标同一时间,给其它部分的建设奠定夯实基础。实际上,智能变电站内,继电保护配置又能具体划分成过程层与变电站层两方面内容,这两方面共同组成整体,进一步辅助智能变电站继电保护处在较高水平运行。本文以智能变电站继电保护配置作为研究主体,由现如今智能变电站继电保护配置现状角度出发,由过程层与变电站层重点探索智能变电站继电保护配置相关问题,以期为相关人员提供些许参考。
关键词：智能变电站,继电保护配置,过程层,变电站层
参考文献
[1]王小宇.智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J].科技创新与应用,2014,08:149.
[2]李旭.探究智能变电站继电保护配置[J].科技创新与应用,2012,17:41.
[3]高朝辉.基于智能变电站的继电保护配置方案分析[J].黑龙江科技信息,2014,34:18-19.
探究智能变电站继电保护配置 第6篇
智能电网由于其较传统电网的一些优点, 世界各国都广泛应用这种新型电网技术, 我国对其的应用规划源于2009年, 经过多年的发展已经进入了大规模发展阶段, 其主要目的在于通过智能技术的应用, 保障电网工作安全、有效地运行。智能电网的应用提高了我国供电系统的竞争力, 有助于走向国际电网市场, 向一些电网较发达国家学习更多先进的技术, 吸取别人的电网建设经验以保障我国电力系统的稳定进行。智能电网技术之所以能在短期内在我国得到迅速发展, 与其一些突出的特征分不开。现将其一些主要特征作如下解释:
1.1 高分辨力
智能电网主要是应用现代计算机网络和通讯技术对电网进行数字化或信息化管理。由于它属于智能系统, 所以它的自愈性较好, 如电路出现故障, 它能够及时发现故障线路并告知控制室。这就为电网工作人员带来了极大的便利, 他们能够及时发现出现故障的线路, 避免造成大面积停电事故, 并及时进行维修, 提高了电网维护工作的效率。除此以外, 它的高分表率还体现在其隔离功能及其迅速恢复供电的功能。如一段线路出现故障时, 它通过网络重构电路, 保障非故障线路区域的正常供电工作, 这无疑使得变电站供电技术的进步, 也保障了电网供电服务的进步。
1.2 节能性
智能电网对全站采取的是网络控制, 由一条主网络对各个部分进行控制, 实行的是集中录波、监测和监控。集中录波减少各线路录波工作的繁琐, 并有助于电路波段数据的安全保护。通过网络对电路进行监测与监控, 减少了工作人员的工作量, 不但获取的信息更为准确, 而且安全性高。通过智能控制, 全站网络的消耗集中在这三个部分, 这样以来减少了各线路的消耗, 这就使得继电保护设备的数据消耗变小。与传统电网配置相比, 提高了资源的有效利用率。既节约了线路装置所耗费的资源, 也提高了电路的工作效率。
1.3 高技术性
高级技术性针对的是网站的配置而言的。因为智能电网主要是通过网络技术将全站电网联系起来, 实行的是广域保护。想要对全电网实行更好的管理, 并保证其稳定运行, 离不开与之相匹配的技术。高技术性与其高分辨率是相对应的, 因为其自愈功能、故障预防系统及更改线路都离不开高技术的支持, 正是有了网络技术及通讯技术的高诉发展, 在现代高端技术的支持下, 智能电网才得以发展如此迅速, 并在配置上不断更新, 适应时代发展的需求。
1.4 经济性
通过网络控制, 在各部分可以较少人员管理的参与, 在主控制室安排少量的高技术人员或监管人员就可以对全域的电网进行操控, 这首先减少了人员的安排, 在电网管理人员的安排方面减少了成本。其次, 其自动调控故障的功能也为变电站服务节约了成本。如出现停电事故, 传统的电网出现停电故障时, 为了维修可能要断掉与故障线路相关地域的供电, 但是通过智能电网技术, 因为其能通过网络程序更改电网线路, 避免更多区域受到障碍区域的影响, 这为电网的维修控制了成本。所以说智能电网具有很大的经济性。
2 智能变电站对传统继电保护配置的挑战
传统继电保护配置的种类多样, 但主要由三部分组成:测量部分、逻辑部分及执行部分。传统配置中的这三个部分在工作时比较倾向于逻辑顺序, 按部就班。而智能变电站它是在适应时代发展的特点下, 为了提高国家电网运作效率下, 采用新的信息技术建立的一种新型电网技术。正如前面谈到的它具有高技术性、节能性、自调性等优于传统电网的特点, 所以对传统继电配置设施提出了挑战。挑战主要体现在技术及设备配置上。智能电网实行的是广域借口, 属于双重配置, 主要包括过程层与变电站层。过程层主要是通过独立操作实行主保护, 而变电站层主要是通过全站布局的方式, 已达到保护整个电网的安全。由于传统继电设备的落后, 难以适应智能电站的新技术, 同时, 传统的电网在操作过程中过于注重逻辑顺序, 不如智能电网的分布式及集中管理有效, 不利于数据的传输及处理工作。所以传统的继电配置应该进行升级, 引入新的技术设备。因此, 为了提高智能电网技术的应用, 继电保护配置应根据经济发展及电力系统的需求, 不断更新自身的设备, 以保障我国电网工作的顺利进行。
3 提高智能电网技术下继电保护配置的措施
3.1 线路的保护措施
智能电网是集中式保护装置, 其是一次设备。因为职能电网能通过网络调控故障线路, 所以继电配置线路应加强其性能。如对线路开关的控制及线路本身的使用期限方面, 可以实行独立开关控制;同时要加强对主线路通道的保护。在母线保护装置上实行双重保护功能, 可采取两个电路, 这样是为了防止一个电路出现问题时, 另一个电路仍能继续工作, 保证母线正常运转, 同时也要保证两条线路在传输数据的时间是吻合的。
3.2 变压器保护措施
变压器对于线路电压的调节起控制作用, 能够保障线路电压的稳定, 所以在应用智能电网继电保护的技术过程中, 应加强对变压器的保护。在安装变压器的过程中, 应注意对低压、中压、高压线路的调节。因为不同线路所需的电压是不同的, 所以变压器调节电压的性能应较好, 能应对突发状况, 并在紧急情况下能够自动调节电压, 保持线路的稳定。
3.3 数据处理能力的提升
智能电网主要通过光缆的应用, 采用网络对电网进行操控, 在这过程中离不开数据的处理。为了确保数据和时间保持同步, 需要提升继电配置设备的数据处理能力。因为新技术的应用改变了传统的信息获得及信号发送的方式, 主要通过网络共享的方式, 使用站内控制的方式实现对信息的传输。要想更好地落实智能电网的建设, 作为电网防护层的继电设备提高其数据处理能力是必须的。
4 小结
当前我国智能电网的建设正如火如荼的进行, 将来其在电网建设中会覆盖更为广阔的地域。由于其建设过程中还存在一些技术处理上的问题, 而继电保护作为电网的防线, 对维护电网的稳定性中占据重要的地位, 所以提高电网继电保护配置具有现实意义。相信经过相关技术人的不断努力, 在提高继电保护配置的基础上, 我国智能变电站能够迎来更好的发展, 保障我国电力系统建设安全、稳定的进行。
参考文献
[1]林宇峰, 钟金, 吴复立.智能电网技术体系探讨[J].电网技术, 2009 (12) .[1]林宇峰, 钟金, 吴复立.智能电网技术体系探讨[J].电网技术, 2009 (12) .
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[3]李峰, 谢俊, 兰金波.智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J].电力自动化配置, 2012 (2) .[3]李峰, 谢俊, 兰金波.智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J].电力自动化配置, 2012 (2) .
智能变电站保护配置方案分析 第7篇
现阶段应用的智能变电站保护配置方案相比过去常规保护配置结构, 仍以被保护设备为对象, 对保护装置进行配置。只是将原有的交流输入插件、I/O接口插件、CPU插件、模拟量处理分别用数据采集光纤接口、GOOSE光纤通信接口和网络数据接口处理所替换, 并将原有操作功能插件、大部分功能性硬压板的投退均集成在智能操作箱内。可见在现有继电保护方案基础上对智能变电站保护配置方案进行分析具有可行性。
1 现有继电保护方案分析
目前电网规模的不断扩大和电网智能化水平的不断提升, 现有继电保护方案的缺陷逐渐暴露。例如其虽然对被保护设备的故障、异常能及时反应, 但并不能对系统运行状态进行反映;保护装置之间的协调性差, 难以保证电力系统整体的可靠、安全运行;在连锁故障等问题发生时, 电力系统的运行状况无法保证;在扩大备用保护的范围时, 受其获取选择性的影响, 使其保护动作的及时性降低, 保护作用的实际功能被严重削弱;上一级保护的远后备系统在相关进线线路保护或开关等发生拒动的情况下, 并不能及时的对故障进行切除;在特殊的控制电网结构下故障会发生线路保护越级跳闸问题等[1]。针对现有继电保护的缺陷, 人们尝试通过跟踪继电运行、制定预防措施等手段等措施对其进行完善, 但仍不能满足数字化和网络化程度均明显提升的智能变电站的实际需要, 所以需要结合智能变电站三层两网的模式, 如图1所示, 进行配电保护方案的改进。
2 智能变电站分层配置继电保护方案分析
2.1 智能变电站分层配置继电保护方案介绍
受模拟式保护的影响, 现阶段智能变电站在向数字式保护发展的过程中仍表现出较明显的模拟式特征。目前智能变电站应用了IEC61850通信规范、智能一次设备和网络二次设备, 使变电站电气设备间的信息共享程度和相互操作水平得到明显的提升。为保证主保护功能和后备保护功能的及时性和有效性, 目前在智能变电站中主要应用分层配置保护方案, 如图2所示[2]。结合图2可以发现在此保护配置方案中, 间隔保护装置主要在过程层中, 如变压器保护、线路保护等, 其可以对智能操作箱的采样数据和操作信息直接获取, 使其对过程层中的交换机的依赖性降低;另外, 位于间隔层的多间隔母线保护结构可以从过程层交换机处对相关的信息进行获取, 完成跳闸保护等功能。在分层配置继电保护方案中的站控层存在站域智能保护管理结构, 可以利用位于间隔层的数据采集处理设备和交换机对变电站的相关信息进行及时的获取, 进而对变电站不同结构的运行状态进行判断, 对后备保护结构实现有效的管理。除此之外, 在母线保护的功能并未调整的情况下, 站域智能保护管理结构进行对线路、变压器和相关后备保护的保护, 使保护配置的全面性、及时性等都得到了优化。
2.2 智能变电站分层配置继电保护方案功能分析
通过智能变电站分层配置继电保护方案介绍可以发现在间隔层的数据采集处理设备和交换机的作用下, 对快速保护的独立决策和对后备保护的集中有效决策实现成为可能。
(1) 通过对后备保护进行站域智能保护管理, 则变压器、线路等主设备的保护可以在舍去间隔信息获取的基础上快速的完成, 而且可以直接与智能操作箱进行全面有效的信息交互, 使电力系统的网络信息即使发生严重的通信系统瘫痪, 主保护结构的保护动作也可以正常的进行[3]。因此智能变电站的保护配置除了具备传统继电保护方案在主设备保护方面的优势, 同时外部信息沟通和数据交换的可靠性对保护配置的影响作用也被削弱, 这会让继保人员在智能变电站保护配置上进行相关工作的过程中不必担心网络安全对保护配置工作的影响, 这对减少工作人员的工作量具有重要意义。
(2) 在分层配置的保护方案中可以实现对变电站全部一次设备进行有效的后备保护, 如线路重合闸、母线的充电保护、变压器的后备保护等。虽然在智能变电站保护配置方案中的各项保护功能之间具有相互独立性, 但通过设置后备保护的整体逻辑, 各项功能可以有效的结合应用, 实现智能变电站后备保护配置的整体功能, 我国过去长时间的继电保护方案的应用, 在此方面积累了较丰厚的经验, 为此智能变电站分层配置方案的实现提供的可能。
(3) 在智能变电站分层配置的方案中将原有的变电站后备保护的功能、原理等模块的集中, 这在一定程度上使原有的在大量电网设备结构中重复设置的后备保护结构得到优化。例如某智能变电站应用集中式后备保护系统, 在发生主保护拒动的情况下, 结合故障元件分析, 可以对需要跳开的断路器进行确定, 如果在超过主保护出口动作时间的情况下其扔不能获取主保护出口跳闸的信息而且故障仍然存在的情况下, 可直接向本站的相关断路器发出跳闸的命令, 可以实现快速的近后备保护, 整个继电保护的性能得到提升。智能变电站在将断路器后备保护模块集中后, 发现即使部分断路器发生失灵故障, 在切除和失灵断路器相邻电源端断路器后可以达到切除故障的效果, 使断路器失灵问题得到解决等。
(4) 在分层配置方案中, 后备保护可以对变电站站域信息进行直接、全面的运用, 进而对变电站运行状态的改变及时感知, 结合专家系统等可以对变电站的故障位置、原因、影响进行全面的分析和判断, 并针对性的制定解决方案, 可见在分层配置方案中后备保护功能的实现不再以降低快速性换取选择性的提升, 保证了后备保护的及时性, 对降低故障的影响具有积极的作用。而且在分层继电保护方案中, 因相邻线路在故障发生后出现过负荷问题, 使后备保护发生错误判断的情况得到避免, 这对提升保护配置的有效性的作用也非常突出。
(5) 在智能变电站分层继电保护方案应用的工程中, 不仅对原有继电保护方案的功能进行了强化, 而且使保护配置具备了更加丰富的功能, 例如, 应用的自适应跟踪系统结构, 在获取系统运行信息的同时, 可以对电网拓扑结构在线进行调整和更新, 使电力系统定值运算的准确率得到保证;保护配置中的自适应投退保护, 可以利用相关信息对保护功能进行准确的识别, 提升保护配置的自动性和智能性, 提升其保护的准确性和及时性, 降低人为操作的误差;保护配置中的自适应调整保护定值与范围的功能, 可以使保护定值和范围随着电网运行方式的变化而改变, 降低了运行人员的工作任务, 使智能变电站保护配置的全面性、准确性更加有保证等。
3 结论
通过上述分析可以发现, 我国现有的继电保护方案仍存在诸多缺陷, 并不能直接应用于智能变电站中, 需要结合智能变电站的特点, 对其进行分层配置优化, 分层配置继电保护方案在提升智能变电站整体安全性、经济性等方面效果明显, 为智能电网建设提供了支持, 但仍需要不断的优化。
参考文献
[1]解晓东.智能变电站继电保护配置分析[D].济南:山东大学, 2013.
[2]刘子成.智能变电站保护及自动化系统配置方案的设计[D].江苏江苏科技大学, 2014.
智能变电站的继电保护配置分析 第8篇
1 智能变电站的特点
智能变电站是由站控层、间隔层和过程层组成的。它是开放式分层分布式系统, 运用IEC61850通信标准。其站内信息具有唯一和共享的特点, 可以保证故障信息、远动信息不重复采集。
站控层是由主机、远动通信装置和各种二次功能站构成的。它提供站内运行的人机联系界面, 实现管理控制间隔层、过程层设备等功能, 形成全所监控、管理中心, 并与远方监控/调度中心通信。
间隔层是由若干二次子系统组成的。在站控层和站控层网络失效的情况下, 它仍能独立完成间隔层设备的监控和保护功能。
过程层是由电子式互感器、合并单元、智能单元等构成的。它能完成二次系统与一次设备相关的功能, 包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。
智能变电站与常规变电站的区别主要有以下三点: (1) 出现了一些新设备, 比如电子式互感器、合并单元、智能终端等; (2) 应用了大量的网络交换机; (3) 二次接线设计采用了大量的光缆。
2 智能变电站继电保护配置方案
典型的110 k V变电站主接线为高压侧 (110 k V) 内桥接线、低压侧 (10 k V) 单母分段接线。
2.1 网络配置
站控层采用的是单星型以太网络, 所以, 推荐全站过程层配置单星型以太网络, 采用GOOSE与SV共网的方式。推荐使用单星型以太网络的原因主要有以下3点: (1) 因为间隔数较少, 为了减少交换机投资, 推荐不按电压等级组建过程层网络; (2) 因为110 k V侧间隔保护单套配置, 所以, 过程层网络单重化配置; (3) 10 k V侧推荐采用常规互感器, 不考虑母差保护、间隔间无配合的情况, 配置GOOSE单网, 用于备自投、分段保护测控装置等的相关配合。
2.2 间隔层和过程层的设备配置
设备配置主要包括互感器配置、合并单元配置、智能终端配置、保护装置配置和测控装置配置。
2.3 间隔间设备联系
110 k V线路技术方案如图1所示。每回线路配置单套完整的含主、后备保护和测控功能的线路保护测控装置, 采用点对点的方式, 利用第一套合并单元采集线路ECT电流、母线EVT电压, 合并单元双套配置, 智能终端单套配置。但是, 其应通过独立的网口分别与2套主变保护连接。
110 k V内桥和备自投技术方案如图2所示。内桥配置单套完整的含主、后备保护和测控功能的保护测控装置, 采用点对点的方式, 利用第一套合并单元采集内桥ECT电流、桥合并单元双套配置、智能终端单套配置, 但是, 其应通过独立的网口分别与双套主变保护连接。内桥备自投装置通过SV网采集线路电流、母线电压等模拟量信息, 通过GOOSE网采集线路、桥断路器位置信息和变压器第一套保护动作闭锁备自投信息。根据备自投装置安装的位置, 第二套变压器保护动作闭锁备自投信息可以通过变压器保护装置的GOOSE口点对点接至备自投装置, 也可以由变压器高压侧智能终端输出硬接点接至备自投装置。
变压器电气量保护双套配置, 每套含完整的主、后备保护功能。第一套变压器保护接入以GOOSE和SV单网;非电量保护装置和本体智能终端单套配置、就地布置, 采用直接电缆跳闸的方式;非电量保护通过本体智能终端上送动作信息至以GOOSE网, 用于测控和故障录波。
低压备自投技术方案如图3所示。低压备自投接入SV和以GOOSE单网, 通过SV网取得变压器低压侧和分段交流模拟量, 通过以GOOSE网取得变压器后备保护闭锁信号和相应断路器位置并传递跳闸信号至相应的断路器。为了实行可靠的闭锁, 2套变压器后备保护闭锁信息均需接入备自投装置。考虑到低压备自投和变压器低压侧智能终端一般都安装在开关柜内, 距离较近, 所以, 推荐由变压器低压侧智能终端直接输出硬接点接入备自投装置, 并通过电缆采集母线电压, 跳分段断路器也采用电缆直接跳闸的方式。
由于低压间隔保护安装在开关柜内, 与一次设备距离较近, 因此, 采用常规电缆的方式采集开关量和模拟量, 输出硬接点至断路器机构跳闸。
由于低压分段保护需要与变压器保护、低压备自投配合, 所以, 需接入以GOOSE和SV网, 第一、第二套变压器保护跳分段断路器分别通过以GOOSE网和变压器低压侧智能终端直接输出硬接点实现, 如图4所示。
3 结束语
综上所述, 智能变电站已经逐渐成为了未来变电站发展的趋势。继电保护设备对研究智能变电站的继电保护配置有非常重要的意义。因此, 为了进一步发展智能变电站, 不仅要探讨变电站的网络配置问题, 还要探讨各设备的配置方案, 并且考虑各设备之间的联系, 进而保证设备的高质量运行。
参考文献
[1]杨超.110 k V智能变电站的继电保护分析[J].数字技术与应用, 2012 (08) .
[2]刘勇, 江均, 龙波, 等.智能变电站的继电保护配置研究[J].科技资讯, 2013 (13) .
变电站保护配置与设计 第9篇
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
浅谈智能变电站继电保护及其配置 第10篇
关键词：智能变电站,继电保护,IEC61850
0 引言
智能变电站与传统变电站相比,在信息采集、传输、处理各环节均有本质区别,新型设备(电子式互感器、合并单元、智能终端、网络交换机)的性能及其与继电保护装置等二次设备的整体配合性能均成为确保变电站安全可靠运行的重要因素。电子式互感器的采用为继电保护技术中长期难以解决的一些问题提供了新的途径,如电磁式电流互感器饱和引起的差动保护区外误动、变压器励磁涌流与故障电流的识别、瞬时值差动保护技术的应用及其他继电保护新技术发展应用。
1 智能变电站系统
智能变电站系统构成如图1所示。从逻辑上将变电站的功能划分为过程层、间隔层和站控层。过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流电压互感器等一次设备及其所属的智能终端和合并单元(MU)。间隔层设备一般指继电保护系统、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。站控层包括监控主机及工作站、站域控制、远动系统、对时系统等,实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能,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、顺序控制等相关功能。站控层功能宜高度集成。
2 智能变电站继电保护的配置
智能变电站继电保护与站控层信息交互采用DL/T860(IEC61850)标准,跳合闸命令和联闭锁信息可通过直接电缆联接或GOOSE机制传输。对于单间隔的保护应直接跳闸,涉及多间隔的保护(母线保护)宜直接跳闸。对于涉及多间隔的保护(母线保护),如确有必要采用其他跳闸方式,相关设备应满足保护对可靠性和快速性的要求。继电保护设备与本间隔智能终端之间应采用GOOSE点对点通信方式;继电保护之间的联闭锁信息、失灵启动等信息宜采用GOOSE网络传输方式。本间隔采用GOOSE点对点跳合闸,跨间隔采用GOOSE网络跳闸。例如:主变保护跳各侧断路器采用GOOSE点对点跳闸,主变保护跳各侧母联(分段)断路器采用GOOSE网路跳闸。3/2接线的边断路器失灵保护跳相邻断路器通过GO OSE网络接入母线保护和中断路器智能终端跳相关断路器;母线故障主变开关失灵联跳主变中低压侧,3/2接线的断路器失灵保护和并联电抗器保护启动远跳等采用GOOSE网络传输方式。
继电保护之间的联闭锁、失灵启动等信息宜采用GOOSE网络传输方式。例如:线路保护、主变保护、母联保护启动断路器失灵保护;主变保护解除失灵保护复压闭锁;主变保护闭锁备自投;3/2接线的线路保护启动边断路器和中断路器重合闸等采用GOOSE网络传输方式。断路器位置接点经点对点和网络传输,本间隔采用GOOSE点对点方式,间隔间采用GOOSE网络方式。在证实网络方式跳闸确实可靠之前,母差保护跳闸应采用GOOSE点对点方式。
2.1 220 kV及以上电压等级继电保护的配置
220 kV及以上电压等级继电保护系统应遵循双重化配置原则,每套保护系统装置功能独立完备、安全可靠。双重化配置的2个过程层网络应遵循完全独立的原则。220 kV及以上电压等级继电保护装置应遵循双重化配置原则。双重化配置保护对应的过程层合并单元、智能终端均应双重化配置(包括主变中低压侧)。过程层网络按电压等级组网。双重化配置的保护及过程层设备,第1套接入过程层A网,第2套接入过程层B网。为防止相互干扰,两网之间应完全独立。220 kV线路保护单套技术实施方案如图2所示。220 kV及以上电压等级继电保护系统双重化配置如图3所示。
2.2 110 kV线路继电保护的配置
110 kV线路保护单套配置,推荐采用保护测控一体化设备(外桥接线除外)。110 kV变压器电量保护宜按双套配置,不采用测控一体化设备。220 kV保护双重化配置,由于涉及测控双重化配置/数据源切换等问题,不宜采用测控一体化设备。
2.3 66 kV、35 kV及以下间隔保护
当采用户内开关柜方式时,保护装置安装在开关柜内,采用保护测控合一装置,不宜采用电子式互感器。当采用户外敞开式布置时,使用电子式互感器时,采用保护测控合一装置,保护、测控、智能终端、合并单元功能整合到同一装置内。间隔间的信息交互原则:低压间隔间的联闭锁信息通过GOOSE实现,可采用GOOSE和MMS合一方案。主变保护闭锁备自投实现方案:由于主变保护跳闸通过GOOSE网络实现,低压备自投一般采用GOOSE和MMS合一方案,因此需要将站控层的MMS网和低压侧的MMS+GOOSE网合一。
3 智能变电站继电保护与常规保护的区别
220 kV母联(分段)保护双重化配置、3/2接线断路器保护双重化配置。过电压及远跳就地判别功能应集成在线路保护装置中。短引线保护功能可集成在边断路器保护中,也可独立设置。母线保护可采用分布式保护。2套保护的电压(电流)采样值应分别取自相互独立的MU。双重化配置的MU应与电子式互感器2套独立的二次采样系统一一对应。双重化配置保护使用的GOOSE(SV)网络应遵循相互独立的原则,当一个网络异常或退出时不应影响另一个网络的运行。2套保护的跳闸回路应与2个智能终端分别对应;2个智能终端应与断路器的2个跳闸线圈分别对应。双重化的2套保护及其相关设备(电子式互感器、MU、智能终端、网络设备、跳闸线圈等)的直流电源应一一对应。
4 结语
智能变电站继电保护等关键技术处于不断发展和完善过程中,全站智能继电保护设备与网络、各智能继电保护之间的配合协从工作能力对变电站运行可靠性意义重大。目前智能变电站继电保护方面存在一些亟需解决的问题:各厂家对IEC61850规约的理解不一致,导致各厂家继电保护设备之间的互操作性还不强,设备联调需要花费很多时间和精力;电子式互感器等设备还不成熟;智能变电站的继电保护设计方案五花八门,还没有标准化。
参考文献
[1]梁国坚,段新辉,高新华.数字化变电站过程层组网方案[J].电力自动化设备,2011,31(2):94~98
[2]陈德树.大电网安全保护技术初探[J].电网技术,2004,28(9):14~17
