浅析智能变电站继电保护及自动化

1 引 言

随着社会的快速发展以及技术水平的提升，信息化、智能化技术得到了广泛的应用。 对于变电站来说，随着智能化技术的应用已经从常规的变电站转变成为了智能变电站。 而继电保护是智能变电站系统中*为重要的组成部分之一， 对于确保整个电力系统安全运行起着非常关键的作用。 相对于常规变电站来说，智能变电站在软硬件方面都有了很大的改变，所以继电保护方面也存在着很大的差异， 需要通过更加自动化的措施来确保其正常运行。 所以为了能够有效适应新技术在智能变电站中的应用， 对于智能变电站继电保护和自动化技术进行研究具有非常现实的意义。

2 智能变电站相关概述

2.1 智能变电站的架构体系

相对于传统变电站来说， 智能变电站在架构体系方面发生了较大的变化。 智能变电站采取的不再是常规站间隔和主控设备的方式，具体的逻辑架构采取的是三层两网络的方式，分别为：过程层、间隔层、站控层、过程层网络、站控层网络等。

其具体的架构体系如图 1 所示。

2.2 智能变电站所具有的优势

（1）智能变电站可以实现比较好的低碳环保效果。 智能变电站建设中更多采用的是光纤电缆而非传统的电缆接线，同时会使用非常多的集成度高、耗能低的电子器件。 另外，采用电子互感器来代替普通的充油式互感器， 这样不但能够有效降低建设成本，同时也能够降低能源消耗，使得智能变电站实现比较好的低碳环保效果[1]。

（2）智能变电站可以实现比较好的交互性。 智能变电站在对相应信息进行采集和分析后， 不但能够使得这些信息进行内部共享， 同时也能实现信息和网内更加**和更加复杂系统间的有效互动， 通过智能电网之间的互动使得电网更加安全可靠的运行。

（3）智能变电站具有非常高的可靠性。 电力用户对于电能*主要的要求就是保证其可靠性， 而智能变电站就具有非常高的可靠性， 能够在满足客户基本要求的同时实现电网的高质量运行。 另外，智能变电站具有管理以及故障检测方面的功能，这样就可以有效避免故障的产生，确保变电站处在良好的运行状态。

3 智能变电站继电保护及自动化

3.1 智能变电站继电保护分析

从智能变电站继电保护的情况来看， 站控层和过程层网络稳定程度以及所具有的实效性起着*为重要的作用， 其中站控层网络主要对整定值以及文件实施传输，并且需要修改、录播以及召唤相应文件；过程层网络主要对采样值、开关运行情况、跳闸信号等信息进行传输。 智能变电站在运行过程中，尤其是在进行继电保护采样值或者命令信号进行传输过程中，大都会通过以太网数据帧的方式进行，所以对于智能变电站继电保护来说*为重要的就是过程层网络。 因此，一定要对其进行合理的规划和调度， 从而保证智能变电站继电保护的正常运行。

过程层继电保护主要配置快速跳闸的主保护功能， 例如线路纵联保护、变压器差动保护、母线差动保护等等，而将后备保护功能转移到变电站层的集中式保护装置当中。 此种配置方式能够简化过程层的保护设计， 对于主保护功能进行主要设置，而后备保护简化配置即可，这样就能够对硬件设计进行简化。 同时，主保护的定值整定较为固定，并不会随着电力系统运行方式的转变而改变。 但是受到保护独立方面的制约，在对继电保护功能和一次设备进行集成之后， 如果需要同时进行线路保护以及母线保护，那么需要将硬件进行单独设置，可以设计成为独立的功能模件形式[2]。

（1）线路保护。 线路保护直接采样、直接跳断路器；通过GOOSE 网络重新实现断路器失灵以及重合闸等方面的功能；对于线路间隔内保护测控装置来说，不但要和 GOOSE 网络实现信息的交换， 同时也可通过点对点连接以及传输方式直接连接合并单元以及智能终端； 对于保护测控装置和合并单元的连接以及数据传输来说，不需要利用 GOOSE 网络就能够实现直接的采样， 同时保护测控装置和智能终端的连接也可以不同 GOOSE 网络就能够实现直接跳闸的功能；设置在线路以及母线之上的电子式互感器在得到电流电压信号之后， 首先要接入到合并单元， 完成数据的打包之后可以通过光纤传输到 SV 网络以及保护测控装置当中；可以通过 GOOSE 网络传输的方式将跨间隔信息接入到保护测控装置。

（2）变压器的保护。 智能变压器保护装置的过程层主要采用的是分布式配置，可以实现差动保护的功能，而后备的保护可以采取集中式的安装方式。 于非电量保护来说，可以进行单独的安装，利用电缆等直接引入断路器跳闸，并且可以利用光缆将跳闸命令引入到采样和 GOOSE 的共同网络之上[3]。

（3）母联（分段）的保护。 分段保护的实施方案和线路保护的方案类似，但是具有更加简单的结构。 将分段保护装置和合并单元以及智能终端进行连接就能够分别实现直接采样 （不利用网络数据）以及直接跳闸的功能。 另外，相应设备（例如合并 单 元、 保 护 装 置、 智 能 终 端 等） 都可以利用相对独立的GOOSE 网络以及 SV 网络实现信号的跨间隔传输。

3.2 智能变电站继电保护的自动化检测分析

（1）智能变电站继电保护自动化检测系统主要有“控制管理机”以及“检测执行装置”两部分：控制管理机主要包括几个模块，分别为：计划制定模块、过程监视模块、报告生成模块以及存储模块等等，这些模块可以实现如下几方面功能，分别为：设定检测任务并将其分配到检测执行装置、对于继电保护测试仪的输出情况进行控制、对于检测的过程进行监视、 对于检测执行装置所得结果实施接收和存储，并且按照所得结果自动形成检测报告等等；检测执行装置主要包括如下几部分，分别为：时钟模块、电源模块、CPU、FPGA、**以太网接口、**以太网接口、光以太网接口、光串口以及光 B 码对时接口等等。其中时钟模块连 接 CPU 以 及 FPGA，而 CPU 和**以太网接口、第 二 以 太网接口进行依次连接，FPGA 连接光以太网接口、 光串口以及光 B 码对时接口。 其中**以太网接口、光以太网接口、光串口以及光 B 码对时接口都属于检测执行装置， 这些部分都会和继电保护测试仪的端口进行连接， 而**以太网接口也作为检测执行装置和控制管理机连接端口以及控制管理机的以太网接口进行连接。

（2）智能变电站继电保护自动化检测流程。 智能变电站继电保护自动化检测方式可以分成“自动检测模式”以及“手动检测模式”两种方式，其检测流程分别为：自动检测模式的流程：制定出相应的检测任务，并且选择出对应的检测项目形成检测任务列表； 控制管理机对于相应内容进行调用，主要有：动态链接库内的控制接口函数、和检测项目对应的预先统一定义的 XML 格式参数文件等等，从而实现对继电保护测试仪的输出控制； 检测执行装置会接收继电保护测试仪输出的全部报文； 检测执行装置会对接收到的报文进行相应的分析、处理，从而得到相应的检测结果，同时将所得结果发送到控制管理机当中； 对于检测任务列表进行检查，明确是否存在没有完成的检测项目。 若是存在就需要进行重复检测，若是不存在就进行以下步骤；控制管理机对于检

测结果进行存储，同时形成完整的检测报告[4]。

手动检测模式的流程：制定检测任务并确定相应的检测项目； 选定一项检测项目并且手动配置和选定检测项目相应的XML 格式参数文件； 通过手动的方式控制继电保护测试仪，要根据相应的 XML 格式参数文件参数实施输出； 检测执行装置接收继电保护测试仪所输出的相应报文，同时对其进行相应的分析处理，获得对应的检测结果，并且将所得检测结果传送到控制管理机；确定检测是否完成，若是没有完成就要重复上述步骤进行检测。 若是已经结束就可以进行下述步骤；控制管理机对于检测结果进行存储，同时形成完整的检测报告。

4 结束语

本文主要阐述了智能变电站继电保护和自动化方面的内容， 通过本文的介绍能够对我国电力行业的进一步发展起到参考和帮助。