数字化变电站继电保护的优化配置方案探究

李军

摘要：在社会经济不断发展的背景下，人们对供电质量提出了更为严格的要求，数字化变电站继电保护的优化是满足人们对供电质量要求的重要手段，所以，基于现实需要，本文就数字化变电站继电保护的优化配置方案进行深入探究具有相当积极的现实意义。本文首先概述了什么是继电保护，然后介绍了数字化变电站继电保护设计原则，接着重点探究了数字化变电站继电保护的优化配置方案，以期为业内人士提供一些有益的参考，同时也为我国电力事业的发展略尽绵薄之力。

关键词：数字化变电站；继电保护；优化配置方案；探究

中图分类号：U223 文献标识码：A

一、继电保护概述

在电力系统发生故障的情况下，一些电气自动化装置便会及时感应并发生相应信号以实现对故障段落的有效切除，降低损失的同时，进一步缩小故障排查范围，从而提高系统运行的安全系数，而达成上述目的自动化电气装置就是人们熟知的继电保护装置[1]。

继电保护装置种类繁多，一般由测量部分、逻辑部分、执行部分组成。测量部分实时接收被保护区段的相关信号，并和事先提供的标准值展开比较，然后将比较结果传输给逻辑部分。逻辑部分接收之后，对输入量予以综合分析，并判断有无采取动作的需要，假若需要处理，便会向执行部分提供相应信号，使其动作，包括延时、跳闸以及报警等。

二、数字化变电站继电保护设计原则

在数字化变电站继电保护设计工作中，主要以《IEC 61850工程应用模型》为依据。结合常规设计标准以及该类变电站的客观需求，基于降低造价、减少能耗、技术先进、安全稳定等原则，以实现对数字化变电站继电保护配置的优化设计，使其更加互动化，更加自动化，更加信息化。对配置方案予以设计的过程中，应立足于继承和发展有机结合的原则，即在现有继电保护装置及技术的条件下有机融入最新的装置或者技术；应立足于保护“四性”的原则，即速动性、灵敏性、选择性以及可靠性；应立足于逐步推进的原则；应立足于互操作以及一致性的原则；应立足于保持适当冗余的原则；应立足于稳定性以及实时性兼顾的原则；还应立足于开放性的原则[2]。

三、数字化变电站继电保护的优化配置方案

一般有两种配置方案可供选择，一种是常规性保护配置，另一种是系统性保护配置，二者各具优劣，在实际应用过程中，应结合人力、技术以及费用等方面的因素予以综合考虑。以下分别对其进行说明。

（一）常规性保护

对于常规性保护而言，其主要是基于对象进行配置，和应用互感器的情况较为类似，尤其要关注需要保留保护的类型以及逻辑图，包括主变保护、线路保护以及开关保护等。对既有插件予以改造，使其成为光纤通信接口，将I/O转化为GOOSE接口，另外，还应对CPU处理方式进行适当改变，使其适用通信接口。应结合压板投退适当保留部分开入，借助智能操作箱对相关部分予以取消操作及转移操作，上述诸多操作均可直接展开而无需将大量的时间消耗在实验模拟方面。由图1可知，常规性保护方案表现出较高的复杂水平，对客观条件也提出了较为严格的要求，具有较为稳定的工作状态，突破了传统保护的束缚而实现了先进的数字保护。值得一提的是，受复杂性以及较高要求的影响，常规性保护并非一种最优状态的配置方案[3]。

图1 常规性保护配置示意图

（二）优化配置方案

1、数字化集成保护配置方案

随着科技水平的不断提高，数字化变电站继电保护事业也取得了长足进步。对于系统保护配置而言，其意义是，在具有智能化特点的一次装置以及具有网络化特点的二次设备获得普遍应用和IEC61850的前提下[4]，帮助变电站实现站内信息的高效共享以及互操作，进而达成对变电站的全方位保护，所谓的系统保护配置正是基于上述目的和理念而逐渐形成的一种先进的、高效的保护配置方案。由图2可知，对于系统保护配置而言，其一般遵循双重化配置原则，具体而言，两套系统同时工作，彼此辅助，当然也允许单独运行。两套系统在配置上几乎相同，在原理方面更是完全一致，实际应用并不复杂，且具有全面分析能力，与此同时，还可为保护配置方案的进一步优化提供指引和帮助。

图2 系统保护配置方案

该种方案表现出诸多优势，可对问题予以及时且准确的分析，还可实现信息的实时共享。经过长期反复的优化调整，系统保护配置方案日渐成熟，可实现若干个方案集成使用的效果，相较常规性保护配置而言，其涉及的装置在数量上大幅减少了，且网络结构得以很大简化，然而对装置的性能却提出了更为严格的要求。因此，相关工作人员应重视并做好相关知识、经验的学习与积累，从而全面提高自身的专业水平，满足现实工作的需要。

2、110kV特殊值和35kV、10kV馈线保护装置

110kV属于一个较为特殊的电压值，国内相当数量的变电站均将其当做额定电压，因此，在优化配置方案的工作中，尤其要重视这一问题，并在各个工作环节均将其作为重点考量因素。结合对象以实现配置的合理选择和应用，与应用常规互感器的情况较为相似，应重视并做好保护类型以及逻辑图的有效保留工作，主要包括主变保护、线路保护以及开关保护等。在数据采集方面，借助光线通信接口以实现对传统的交流量输入插件的有机替代。如此一来，便可更加凸显数字化所具有的优势，一方面能够满足继电保护优化配置的相关要求，另一方面能够满足110kV电压的相关要求。对110kV线路段予以保护时，还应坚持具体问题具体分析的原则，结合当地经济发展水平以及技术条件等诸多方面的影响设计针对性的保护配置方案。

以数字化变电站为目标对象，开展继电保护工作时，馈线属于极为关键的环节，应给予足够的重视，因此，在设计方案的过程中，尤其要重视并做好馈线问题的处理。以35kV和10kV馈线问题为例，二者既有相似之处，也有一定的差异，有必要分清异同，再予以区别对待。一般而言，为满足不同线路的各自需求，将会引入和应用MU合并单元，往往5回35kV出线同电容器便对应着一个合并单元，同时经由一台交换机以实现保护装置的接入。而10kV与35kV存在差异，其与电容器之间不允许应用合并单元，换而言之，仅允许应用具有独立性质的合并单元。母线电压应采取分段且并列的运行方式，同时分段动作的实现主要借助智能电压切换单元予以达成，从而最终满足运行状态下的数字化切换功能。

3、主变保护配置方案

现阶段，随着经济水平的不断发展，人们给供电工作提出了更为严格的要求，因此，对于数字化变电站继电保护工作而言，如何落实其优化配置工作便显得愈发重要了。对配置方案予以优化设计的过程中，往往重视并做好各个环节工作，落实主变保护配置方案的优化设计便是其中极为关键的一环，应给予严谨对待。

对于主变保护配置而言，其通常采用双重化保护方案，其主要包括两个方面，一个是电量保护，另一个是非电量保护。在电量保护配置方面，既有软压板的设置，又有硬压板的设置，前者的功能在于保障投退动作的有效执行。

不可忽视细节问题，无论在配置常规性保护方案时，又或者是在配置系统保护方案时，均需要特别关注。以110kV该特殊值为例，在予以方案配置的过程中，应结合具体情况开展配置工作，与此同时，还应充分参考过去的有关资料和信息，从而方便问题的及时发现和有效解决，防止一时大意或者方案不完善而造成的损失以及危害[5]。

四、结束语

现阶段，相当一部分变电站仍旧沿用传统方式以进行继电保护工作，虽然较为稳妥，但其不足之处也开始日益显现，如成本偏高、操作复杂、保护的及时性和有效性亟待提高等。在此背景下，数字化技术以其诸多优势获得了进一步的发展和应用。然而若想实现对数字化变电站继电保护的理想配置，尚有一系列问题需要解决，常见的有数据传输问题、安全风险较大问题、过程层网络稳定性不良问题等。另外，在实际执行中，所涉及的诸多细节问题也应引起足够的关注，因为细节决定成败，一个看似微不足道的小误差往往会造成十分巨大的损失。因此，应该重视并做好数字化变电站继电保护的优化配置工作，且要持续下去，通过不断创新予以不断提高，从而确定当前最为理想的解决方案。

参考文献：

[1]刘凯里. 数字化变电站继电保护优化配置研究[D].华南理工大学,2013.

[2]王超. 数字化变电站继电保护系统可靠性研究[D].浙江大学,2013.

[3]张春兰. 简述数字化变电站继电保护优化配置[J]. 通讯世界,2013,15:78-79.

[4]陈正邦. 110kV数字化变电站继电保护配置方案的研究[D].华南理工大学,2010.

[5]冯炬斌. 数字化变电站继电保护适应性分析[J]. 电子制作,2013,15:184.