智能变电站组网方式下继电保护配置分析

智能变电站组网方式下继电保护配置分析

摘要：随着我国社会经济的不断发展进步与社会基础设施的不断完善，电网建

设发展日趋迅猛，如今智能变电站已经成为我国智能电网规划的重要组成部分，

其推广及应用的范围也随之越来越广，而关于其继电保护工作的相关技术研究也

提上了日程。而在智能变电站的运行过程中，继电保护工作的实施是否有效与变

电站的安全稳定息息相关，因此智能变电站继电保护配置成为了当今智能变电站

运行与维护的重点问题之一。目前，针对智能变电站的组网方式下相应继电保护

配置问题的研究已有了一定成果，通过对自动化信息技术的合理运用，对智能变

电站继电保护提供了保障。

关键词：智能变电站；组网方式；继电保护；配置

在新一代智能变电站试点建设过程中，提出了层次化继电保护系统，把原有

的继电保护划分为就地级保护，增加了站域级、广域级保护控制系统，站域保护

集成了部分安全自动装置的功能;并对单套保护做了冗余配置，但就地级保护还是按照原有的配置方式。提出就地保护仅配置主保护的方式，并配置站域集中式后

备保护的方案。提出分布式站域保护，通过多数据源提高站域保护的可靠性。另外，对于站域后备保护的实现原理还提出其他一些方式。目前对于层次化继电保

护的研究和应用，主要集中在站域后备保护原理方面，对于就地保护功能配置的

优化以及运维的便捷提及较少;同时当站域后备保护的范围扩大后，如何保证其可靠性也是难题之一。

1智能变电站继电保护配置

继电保护配置分为硬件设施与软件程序两部分，硬件设施部分即针对继电保

护而架设的数字与模拟电子电路，凭借这些电路来建立系统平台，从而达到联系

微机保护外部系统电气与保证软件正常运作的目的。通常情况下，大多数继电保

护硬件配置都包括以下部件，即数字核心部件、模拟量输入接口部件、开关量输

入接口部件、外部通信接口部件及人机对话接口部件。而继电保护配置软件程序

部分即依靠硬件系统来执行的计算机程序，该程序被用在保护原理及功能的要求

下控制硬件设施合理运行，进行诸如数据采集与运算及逻辑判断、外部信息交换，包括执行动作指令等工作。同时，由于智能变电站继电保护设施程序及其相应工

作目的的复杂性及重要性，因此为保证继电保护配置工作的可靠性、灵敏性、安

全性、选择性及独立性，必须要对其配置方式提出合理要求。在通常情况下，根

据智能变电站继电保护配置层的不同，继电保护配置主要可以分为过程层继电保

护和变电站层继电保护两类。

2现有配置的一些不足

2.1后备保护逐级配合

线路保护和变压器保护均配置了相邻设备的远后备保护以及作为系统稳定安

全的系统级后备保护，这就需要在时间上与邻线或下级设备的后备保护进行配合，尤其对于变压器后备保护涉及的下级设备较多，又作为整个变电站主要的后备保护，造成变压器后备保护配置复杂，在多侧电源的情况下难以整定，甚至出现近

后备动作时间大于设备热稳时间，对设备安全运行造成较大的风险。

2.2就地保护间横向耦合

由于母线上各间隔的失灵保护通常都配置在母线保护中，也就使得母线保护

和各间隔线路保护、变压器保护之间需要相对复杂的联闭锁信号，在实际运维中，这也是智能变电站就地保护虚端子配置复杂以及保护设备检修时安全措施不便的

原因之一。

2.3后备保护决策依据不足

对于线路保护、变压器保护配置的后备保护范围远大于主保护范围，但受制于保护安装处的测量信息，无法感知系统实际的运行方式及相邻设备电气特征，因此也难以保证在不同运行方式下准确动作，例如线路距离Ⅲ段等。

3智能变电站过程层继电保护配置

过程层继电保护主要是以快速跳闸为手段，在集中式保护配置的环境下设置后备保护，其中包括母线差动保护及线路纵联保护，之后再通过纵联距离或纵联差动的方式来实现对继电设备实施主保护的目的。其主要形式包括线路保护、电抗器保护、变压器保护及母线保护等。

3.1线路保护的配置要求

线路保护主要是通过对侧线路进行保护配置通信及对主保护光纤通信口的保护配置来完成纵联保护工作，在不同电压等级情况下，对于各线路的保护配置也将相应地加以调整，低压线路一般情况下都配置阶段式过流保护系统，同时在其中部分短路线路上配置阶段式距离保护系统，以此来使配置保护系统具有一定的可选择性。对中压线路的保护工作则大多使用远后备方式来进行，并同时配置阶段式相过流保护和零序保护系统，当线路发生故障却无法及时进行瞬时段保护工作时，可以利用相邻线路延时段来将其两侧电源线路配置的纵联保护系统加以切除，由此来保证系统的整体稳定性。而对于高压线路，其保护配置则使用近后备方式来进行，同时配置纵联保护和后备保护两种继电保护系统，由于电线路故障大多为瞬发型事件，因此为提高供电可靠性，高压线路下大多都配置有单相自动重合闸。

3.2变压器保护与电抗器保护的配置要求

电抗器保护与变压器保护的原理基本一致，二者都采取分布式配置进行继电保护，从而达到对过程层继电实行差动保护的目的。由于变压器在整个电网系统中的特殊地位，一旦变压器发生故障，会为整个电力系统的工作造成困难，引发严重后果。因此在对变压器进行保护配置时，必须要根据变压器的电压等级及其变电容量的不同，同时也要综合考虑到相关技术配置的灵敏性与可靠性，选择更加优化的保护装置。变压器的电压等级与变电容量越高，其对于保护配置性能的需求就越高。

3.3母线保护配置要求

母线是在整个电网系统中尤其容易产生短路故障或人为故障的部分之一，其一旦发生故障，带来的恶劣影响是难以避免的。对于低压母线，由于其故障解除相对容易，只需利用各个供电元件的自我保护装置就可以解决简单的母线故障，因此大多数情况都不进行专门的母线保护，但是在超高压电网中，为解决高压母线故障问题，大多都配置了专门的母线保护装置。母线保护的配置设计上也同样选择了分布式配置，在各继电保护配置之间采用独立的母线保护配置，一旦发生故障，可以通过光缆将跳闸指令输入系统网络中直接对某一区域内的断路器实行跳闸，进而对继电设备进行集中保护。但是由于受到独立保护工作的限制影响，当母线保护与线路保护需要同时进行时，二者就必须在硬件上进行分离以保持其各自工作的独立性。

4变电站层继电保护

变电站层继电保护主要通过对全站所有电压等级进行有针对性地集中配置，并同时进行集中式后备保护，由此来达成后备保护的目的。大部分变电站的保护