智能变电站继电保护装置的改进设计

杨志学 国网天津电力城南供电公司

当前各国为解决能源安全和环境保护的问题，大力发展智能电网。变电站作为智能电网的基础，是实现电能传输、分配的关键系统。而且，电网的各种关键设备均置于变电站内，可见变电站的可靠性很大程度上决定了电网运行的安全性。因此，对与智能电网相对应的智能变电站提出了更高的要求和挑战。为提升智能变电站的可靠性，本文对其涉及的继电保护技术和保护装置进行了优化设计。

一、加强智能化变电站继电保护

由于科技的不断进步，智能变电站通过运用自动化系统，不仅会提高系统的安全性能，而且能够显著降低建设成本。结合智能化变电站运行特点得知，通过加强继电保护调试和应用，能够满足电力系统的安全可靠运行需求。通过加强智能变电站继电保护调试，可以帮助技术人员快速找到变电站中存在的故障问题，并及时进行改进，显著提高电力线路检修水平。另外，通过提高变电站的智能化水平，能够确保电力系统中的故障得到快速处理，减轻技术人员的工作压力。因为变电站内部结构特别复杂，通过做好继电保护调试工作，能够帮助技术人员合理确定电力系统故障影响范围，并有针对性地进行处理。

二、智能变电站继电保护装置方案

（一）主变配置

1.单套主变保护配置

因为具备高可靠性和快响应的特点，因此变压器保护可以分为两个部分：第一部分为主保护，使用差动保护，同时考虑到对速率要求比较高，所以变压器各电压等级侧智能终端和合并单元的连接方式采用光纤；第二部分为后备保护，保护装置采用各电压等级侧后备保护合一装置，与主保护类似，使用光纤将各电压等级侧的智能终端和MU相连接。由光纤搭建的网络具备了稳定性高，灵敏度高的特点，同时，选择直采直跳的方式，不经过以太交换机，而是点对点式进行采样信号和跳闸信号的采集和传输，实现了主变保护器继电保护同步采样和快速响应的要求。MU接入方式为现场一次配置，且使用硬接线方式将智能终端和开关相连接。在低电压等级侧，采用MU和智能终端一体化配置；在高电压等级侧需要独立的MU配置。主变保护的后备保护的主要保护对象是在母联以及分段开关，因此也可以作为变电站母线保护的后备保护。直接采样直接跳闸的方式优点为缩小空间，减少多余的硬件配置。对于低压侧采用网络跳闸的方式可以避免GOOSE网络造成网络冗余的麻烦。主变保护的动作命令通过GOOSE网络传输，中低压侧的分段母联通过光纤连接。

2.双重化主变保护配置

当接线方式为双母线接线形式时，不同电压等级侧的智能终、合并单元采用双配套装置，即双重化保护保护配置。为了实现非电量保护从而实现非电量时延，采用直接电缆跳闸的方式。为了使每套装置都实现主保护和后备保护、各电压等级侧配置符合双重化标准，所以配置了双重化标准的变压器。与单套配置保护类似，对主单元和子单元进行分布式保护，利用断路器通过直接采样直接跳闸的方式实现主变保护，通过GOOSE网络对故障指令进行快速传输，传达至过程层。

（二）继电保护装置的改进

1.复压闭锁判据的优化

当继电保护装置的主变低后备保护装置在低压侧开关闭合时，其对应的过流保护经复压闭锁。由于变电站低压侧开关处于未闭合的状态，从而使得继电保护装置中仅有高压侧作为复压开入。因此，当低压侧的母线出现故障时，导致高后备过流保护功能的失效。针对主变电站后备保护装置的误动作和效果问题，需将继电保护装置中复压闭锁的判定依据进行优化。综合分析，在继电保护装置的开关位置加入复压闭锁的判据，从而能够避免由于开关闭合信号的误传导致保护装置的误动作或者失效。

2. CT断线故障闭锁保护装置的优化

针对CT断线故障时继电保护装置的被保护电气元器件出现故障，从而导致继电保护装置失效的问题，通过研究继电保护装置失效的原因，针对CT断线的故障，对故障信息分析后采用软压板控制，从而保证作业人员能够根据电网的实时需求完成对整定计算结果的取舍，从而做出正确的动作指令。

（三）二次回路故障调试

变电站继电保护系统的二次回路主要用于监测、调整、控制电力系统运行状态，及时反馈电力系统监测结果，为调试人员和管理人员提供精准的决策依据，实现区域电网系统的安全、可靠运行。二次回路一般由元器件、继电器、测量回路、操作电源回路等重要构件组成，一旦出现故障，将干扰整个电力系统的运行状态，因此要加大对继电保护系统二次回路的故障调试力度。

（四）加强装置质量检验

智能变电站继电保护系统的复杂性较高，越大规模的供电系统的继电保护装置维修检验越复杂，在智能化的设备环境下继电保护装置仍然存在较大的故障率。因此，应当在最初选购、安装、检测继电保护设备时采用科学的方法。有效防止各种风险因素的发生。首先，在检查继电保护装置时应当加大设备灵敏性、安全性、覆盖选择性的检查，把保证继电保护设备的可靠性作为第一要素。其次，在继电保护设备安装完成时和初期调试时进行设备性质和质量检查。最后，降低智能变电站继电保护系统运行故障率，防止继电保护装置停摆。如果需要对继电保护装置定值更新，以及出现二次回路的现象，应再次进行质量检验有效避免故障发生。

三、结束语

智能变电站是电网系统变电站的发展趋势，在实际应用中智能变电站由于继电保护装置设计不合理导致其经常发生误动作或者失效。因此，需对继电保护装置进行改进设计，以提升保护装置的可靠性，进而确保电网运行的稳定性。经对继电保护装置优化设计后，其误动作次数、失效次数均降为0次，报警正确率、动作正确率和主网电压合格率均为100%。即，优化后的继电保护装置能够极大地提升变电站运行的可靠性，继而确保电网供电的合格率为100%。