变电站继电保护-综合自动化

变电站继电保护\综合自动化

摘要：变电站继电保护是保证变电站安全运行、提高效益的重要技术。文章根据综合自动化变电站的实际情况，从继电保护技术相关知识出发，阐述了变电站继电保护自动化系统的框架以及功能，并提出了变电站继电保护自动化系统的安全管理措施。

关键字：变电站；继电保护；综合自动化；管理措施

前言

随着计算机技术、通信技术和人工智能技术的快速发展，变电站继电保护倾向于综合自动化技术的方向。在变电站的综合自动化系统中，继电保护装置起着不可代替的作用。它通过装置及时反映变电站系统中的故障信号并迅速的做出相应的措施，保证变电站的正常运行因此一个基于继电保护的变电站自动化系统在电力系统中是极其的重要。文章根据继电站的相关知识阐述了变电站继电保护综合自动化系统的结构，同时提出了在变电站继电保护的二次保护前提下如何更好的进行变电站管理。

1. 相关技术

2. 1.1 继电保护

随着经济和电力系统的快速发展发展，继电保护已经成为一大系统化的知识体系。其装置从单一的元件发展成大型的现代化机器体系。继电保护是能够检测电力系统中已经出现的故障或有可能出现的故障的保护方式，并能根据其检测到的信息自动反馈事故对应的措施。一套基本的继电保护装置是由执行输出、测量元件和逻辑环

节三部分组成。

继电保护能够持续的检测电力系统的运行状况，当被检测的对象发生故障时继电保护装置及时并准确的给断路器发出跳闸命令，做到故障元件能够迅速的与其系统分离。因为继电保护可以最大限度的降低电力系统故障损失。继电系统可以及时反映电力系统及元件的异常变动，并发送相应的消息，方便值班员的处理。若是无人值守系统，继电保护装置能够进行自动调整。继电保护装置向着测量、监控、数据通信和保护一体化发展，逐渐实现电力系统的自动控制。因此一个完善的继电装置必须满足选择性、速动性和灵敏性。

1. 1.2 变电站综合自动化

变电站综合自动化是通过先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等把变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障滤波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，并对变电站全部设备的运行状况进行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。实现综合自动化和继电保护系统的紧密结合需要在集成和资源共享、远方控制和信息共享上做好工作。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。其中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；并且对高压变电站（220kv 及以上）的建设和设计来说，是要求用先进的控制方式，解决各专

业在技术上分散、自成系统，重复投资，甚至影响运行可靠性。

2. 变电站继电保护综合自动化系统及功能

3. 2.1 变电站继电保护综合自动化系统

在一个完整的变电站继电保护综合自动化系统是由调度中心、ems系统、调度管理系统、监控系统、微机保护装置和滤波器组成。其中调度中心用来获取变电站的参数以及结构；ems系统用来实时获取设备输送潮流和运行状态；调度管理系统发出相关的调度命令并由现场执行；变电站的监控系统用来给出执行状况的验证；微机保护装置用来获取抱住装置异常和故障；其中滤波器可以提供变电站故障信息。

但是从整个体系结构来说，变电站继电保护综合自动化系统又包括操作层（后台）、网络通信层（中间）和间隔层（现场）三层。其中操作层是继电保护系统和操作员的交互层，提供了完善的控制界面、报警、故障滤波器等功能。与后台控制组件可以组成综合自动化系统，能够进行报表管理、图像显示、日志管理等操作。其大多数采用组态软件并基于windows nt系统。网络层依照通信软件在通信软件的支持下进行数据的发送和接收，并通过端对端或广播的方式完成。网络层配合网络通信服务器，与同构或异构的网络连接构成一个更大的点了系统保护调度网。而一次性设备（对主变、发电机、线路、电容器等）是通过间隔层进行直接的保护。

1. 2.2 变电站继电保护功能

2. 2.2.1 故障定位

文章以220kv、行波测距为xc-21的装置为例来阐述故障测距算法。其使用现代微电子技术利用输电线路故障时产生的电流波形信号进行测距，有如下三种测距原理。

1. (1) a型测距法

也叫单端电器量行测距法，通过测量故障行波脉冲在母线和故障点之间反射的时间来完成测距。当检测线路发生故障时，由于故障而产生的电流行波将会在故障点和母线之间来回反射。则测距装置接收来自暂态电流行波信号，通过模拟高通滤波器滤出行波波头脉冲，其暂态电流的行波波形如图1所示：

图1 暂态电流行行波

根据初始行波脉冲ts1和故障点反射回来的行波脉冲ts2之间的时间差进行测距。其优点是投资低，不需要通信联络。缺点是测距结果不够稳定。

1. (2) d型法

也叫两端电器量行波测距法。根据测量故障行波传递到两段母线的时间差测距。优点是简单、结果可靠，缺点是需要在线路两处装置设备，还要进行通信联络，并且通信交换只有记录到初试行波达到时间信息后才能得到故障距离，当f点发生故障是，行波向两母线的传播图如图2所示：

图2 f点发生故障时向两端母线的传播图

1. (3) e型法

通过故障重合闸产生的暂态电流行波波形测距。

1. 2.2.2 继电保护决策

在系统在一段时间内发生大事故时，内跳闸线路比较多，超过了继电保护的调动能力，使得保护系统无法完成当时命令，这就要求有一种可靠的解决故障的方法。可以在变电站继电保护综合自动化系统下通过远程修改值，实现继电保护装置对系统事故运行状态的自适应。

1. 2.2.3 继电保护装置的状态检修

通常在统计分析数据和设计是存在着缺陷、厂家指导质量差、二次维护不完善导致继电保护装置错误操作。而微机型的继电保护装置有自检和存储故障报告功能，所以通过变电站继电保护综合自动化系统实现状态检修。

1. 2.2.4 对继电保护装置的可靠性分析

电网继电保护综合自动化保护系统通过与继电保护系统交换装置的正动率和异常率、保护配置以及工作时间可以进行可靠性分析。在无法解决保护或者保护信号传输装置出现的故障时可以通过可靠性评价降低系统对此保护的依赖，防止事故的扩大。

3. 变电站管理

虽然当今采用继电保护装置来二次保护变电站，但是一套完善的变电站管理方案是变电站正常运行的关键。如怎么全方位的对现场进行有效的管理和控制？如何根据异常和故障采取相应的措施解决问题？如何有前瞻性的发现异常避免故障的产生？等都是一个变电站正常运行需要解决的问题。