智能变电站与传统变电站继电保护的比较

智能变电站与传统变电站继电保护的比较

姚建波

国网江苏省电力公司南通供电公司226000

摘要：和传统变的变电站比较，现代化的智能变电站中大量采用了先进的技术和智能设备，这不但大大提升了变电站信息的自动采集、测量、检测等等基本功能，还能够完成电网实时自动控制、在线分析决策等高级功能，在电力系统中使用智能变电站技术能够有效提高生产的效率，对于电力系统而言十分有利。近年来越来越多的电力企业开始开展智能变电站研究及点工作，本文主要就智能变电站与传统变电站的继电保护装置进行简单的对比分析。

关键词：智能变电站；传统变电站；继电保护

近年来我国的电力工程建设进程不断加快，越来越多的电力企业开始积极研究智能变电站技术，希望通过该技术有效地降低电力能源的消耗，提高生产效率。就目前来说，我国大多数进行试点工程的智能化变电站都还只是数字化变电站，智能化变电站依然还处于研究开发阶段，数字化变电站技术是智能变电站的技术基础，二者的继电保护装置、安全自动装置、GOOSE网络配置等等结构基本一致。本文主要就智能化变电站与传统变电站的继电保护装置进行简单的对比分析。

一、智能变电站设备、装置的优势及其特点

现在我国具有多种类型的智能变电设备，不同的智能设备需要于不同的变电站中应用。随着智能变电站的数量不断提升，其优势已得以凸显，首先智能变电设备装置不需要占据大量的空间。一般而言，在220kV变电站中所运用的继电保护设备，一般只需要38%左右的空间，对于110kV的变电站其需要占据大约47%的空间，大大降低了对土地资源的耗费量，并且也降低了资金费用的使用；其次，智能变电设备不容易受到自然环境的不良影响。因为智能变电设备装置的外壳属于金属壳封闭式，所以恶劣自然环境，比如金属粉尘、风雨或者是雷电等不会影响到智能变电设备的正常运行状况，大大保证了智能变电设备装置的供电安全性以及可靠性；智能变电设备装置的维护周期相对较长，同时工作量也相对较小。一般来说，智能变电设备装置的维护周期长达一年，虽然其维护周期相对较长，但是不可将维护重点放在仅一次的维护工作上，仍需要做好日常的清理以及检测工作。另外智能变电站设备具有较强的抗干扰能力。同样是因为金属外壳的运用，使得智能变电站设备装置可以很好的屏蔽无线电以及无线静电等；智能变电设备具有较强的绝缘性。因为智能变电设备之中的金属导体本身具有较强的绝缘性能，这使得外界恶劣环境对智能变电设备内部的不良影响相对较少，其出现老化问题的几率也相对较弱，大大保证了智能变电设备运行的效率以及可靠性，同时其较强的绝缘性能可以大大保证操作人员的自身安全；最后智能变电设备具有较强的抗震能力。这是由于智能变电站设备自身的质量相对较轻，同时重心较低，这使得其防震能力相对较高。

二、站控结构

在传统变电站中，测控装置、保护装置等装置通过二次电缆与一次设备、互感器进行连接，而智能化变电站由智能化一次设备及网络化二次设备按照一定的结构体系分层构建而成，根据功能，智能化变电站的结构主要可以分为间隔层、网络层及变电站层三部分，统一的IEC61850通信规范是变电站建立的基础，智能变电站能够实现电气设备间的信息共享及互操作，具有信息建模标准化、数据采集数字化、信息交互网络化、通信介质光纤化、一、二次系统状态可在线监测的特点。

三、继电保护装置

3.1结构设计

传统的变电站中继电保护装置均安装在保护柜中，设备生产过程中根据功能需求将保护装置背板端子引到屏柜的端子排上，端子排和保护装置之间添加有保护压板，保护柜与保护柜之间的联系主要通过端子排间的二次电缆实现。智能化变电站中，保护装置主要采用了统一的IEC61850通信规范，实现了SMV、MMS以及GOOSE功能，正是GOOSE功能的使用使得传统变电站的二次设备发生了彻底的改变。GOOSE网络连接取代了以往的二次回路连接，二次设备厂家在提供GOOSE输入输出端子定义之时可以根据实际需求进行，设计单位在设计GOOSE网络连线时通过上述定义开展工作，集成商在变电站系统配置文件组态过程中，结合设计文件使用组态工具进行操作，各个二次设备生产厂家在实际工作过程中使用的SCD文件以及装置配置工具都是全站统一的，配置信息主要通过GOOSE网络收发然后下发到其他装置中。GOOSE网络使用之后，变电站的二次电缆数量、屏柜及屏柜间接线数量都有了极大地减少，现场施工及调试工作量也明显变少，这对于变电站建设工作十分有利。

3.2保护装置程序化操作

传统的变电站中，保护设备进行压板投退操作时，需要两名运行人员才能完成操作过程，一人监护一人执行，监护人员在旁按照操作票叙述“操作内容”，工作班成员需要对压板的命名进行核实并复述核对正确后操作，操作完成后还要有监护人员对压板投退动作的正确性再次进行检查，每次压板投退操作大概都需要1-2min左右才能够完成，如果是多块压板还需要重复多次，实际操作过程中很容易因人为疏忽导致误操作，效率较低。

在智能化变电站中，只在保护屏上保留了一块投检修状态硬压板，其他的硬压板都被取消，由软压板进行替代，二次设备实现了程序化的操作，保护投退动作时工作人员只需要在后台机就能够完成所有操作，其能够修改保护定值，不仅方便了操作，也减少了错误率。

3.3继电保护装置功能实现过程

传统的变电站中通过“点对点”的方式实现保护继电的功能，保护装置与操作箱间的连接，各装置之间的连接都是通过二次电缆进行连接的。而在智能化变电站中，所有的保护装置之间的连接都通过智能控制终端实现，运行数据及命令数据的接收及输出通过GOOSE网络进行。

3.4继电保护装置状态检修

传统的变电站中所有的一次设备及二次设备并不是由一个厂家生产的，不同厂家之间遵循的通信规约不一致，通信接口也都不统一，为了实现站内设备的正常运行必须要使用大量的规约转换设备，变电站普遍存在着通信层次多、现场联调工作困难等等问题，且难以实现对继电保护装置的在线监视。保护装置之间的跳合闸动作、启动、闭锁功能都只能通过二次电缆实现。二次回路接触出现问题时，继电保护装置会迅速发出告警信号，但如果保护装置的启动或者闭锁回路接线出现断线故障时，保护装置并不能够做出反应，往往是在变电站发生故障保护装置未能及时动作或者变电站定期检修时才能够发现这一故障，这对于变电站安全十分不利。

但在智能变电站中，GOOSE网络的使用使得二次回路被虚拟化，GOOSE网络的断连接告警功能能够时刻对“二次回路”的状态进行监测，保护装置在正常运行时，心跳电文每隔5s发送一次，如果连续20s接收方保护装置和监控后台没有接收到电文，他们就会发出GOOSE网络断连接告警信号。此外，智能化变电站中统一采用IEC61850通信规约，所有的通信接口及保护测控装置的模型都保持一致，不需要再使用规约转换设备，设备间的互操作性极大地增强，使用网络代替二次电缆，能够实现传输电路的状态检修，克服了传输电缆无法自检这一缺点，提高了继电保护装置的可靠性。

四、结语

智能化变电站是变电站未来发展的主要方向，尽管已经有不少地区开始使用数字化变电站技术，但总的来说我国智能化变电站还停留在发展阶段，许多技术都还不够成熟，本文主要就传统变电站以及智能变电站的继电保护装置进行了简单的对比分析，仅为相关的研究人员提供参考。

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