摘要：随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的不断提高以及全球资源和环境问题的日益突出，电网发展面临着新的机遇与挑战。智能变电站作为智能电网的组成部分，在提高资源优化配置、改善能源结构、提高电能质量和供电可靠性以及促进经济社会的可持续发展等方面都发挥着举足轻重的作用，成为下一代变电站发展的新趋势。继电保护作为变电站的重要组成部分，是变电站管理工作的重点和难点，也是变电站故障发生的“高频点”。本文通过对智能变电站继电保护常见问题进行研究分析，并提出相关继电保护可靠性策略。
关键词：智能变电站；继电保护；问题
一、智能变电站概述
相较于传统常规变电站，智能变电站简化了二次接线，用少量光纤替代了大量电缆；提升了测量精度，使得数字信号传输和处理无附加误差；提高了信息传输的可靠性，解决了光纤通信无电磁兼容等问题；通过采用电子式互感器，一、二次设备间无电联系，使得一次设备电磁干扰不会传输到集控室；二次设备可灵活布置，小型化、标准化、集成化程度更高，有效减小变电站集控室面积，使土地资源得到充分有效利用。因此，建设节能、环保、高效、可靠、稳定、安全的现代化电网已经成为下一代变电站发展的新趋势。
目前，国家电网已将智能变电站作为推广工作之一。根据国家电网相关规划，智能变电站将成为新建变电站的主流趋势，不久的将来会迎来爆发式增长。智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。变电站的智能化是一个不断发展的过程，就目前技术发展现状而言，智能变电站是由电子式互感器、智能化开关等智能化一次设备、网络化二次设备分层构建，建立在IEC 61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。图1显示两种变电站的结构图。
图1 变电站结构图
二、智能变电站继电保护常见问题分析
（一）智能变电站继电保护的开关拒合
1、问题描述。某变电所输出线路中配有过电流保护设备。开关自投入运行后，运行状况一直较好。但是随着居民用电负荷的增大，配变的容量日益增大。当变电所运行了5年时间后，开关出现了拒合现象。
2、原因分析。开关在运行的过程中务必要同时满足两个条件才能出现“开关跳跃”的故障：（1）开关所在线路出现永久性相间短路故障；（2）开关的节点焊死或合闸位置卡死，无法复位。但是，当工作人员对这两种情况进行测试和检查时，完全正常。因此开关并非是“开关跳跃”，但是在恢复运行时，如果开关仍然会出现拒合，那么工作人员需再次进行仔细的分析研究，考虑出现这种情况的原因是否在于此开关的过流保护没有时限。
3、处理对策。分析产生此种现象的原因主要在于合闸时的冲击电流。刚开始投入运行时负荷较小，冲击电流也较小，无法启动过电流保护装置。冲击电流随着负荷的增大而增大，当电流增大到可以启动过流保护装置时，开关出现自动拒合。如果运行方式发生变化，致使冲击电流减小，则又能合上。电路进行改装后，也许并不能完全躲过合闸电流，但时限保护装置能够躲过冲击电流。
（二）智能变电站的主变差动保护
1、问题描述。某变电所一期工程，电压等级有3种，分别为110kV，35kV和10kV，接线方式根据不同电压，设35kV的为单母线方式，10kV的为单母线分段带旁路方式。随后建立二期工程，根据需要，增设了一台主变，容量为1万kVA，经过试运行，全部正常，测试110kV的侧开关，空载时没有任何故障，但是测试到35kV侧开关时，出现了主变差动保护设施的启动。
2、原因分析。根据多次出现这种情况的记录可知，当出现主变差动保护动作时，在其保护的范围内并没有发生异常情况，因此判断出现故障的原因应该是CT极性接错，测试结果发现确实如此。进行重新连接后，再次投入运行，发现当35kV侧的负荷功率达到620kW时，保护装置发出告警信号。而设定值为是0.2A，延时5S后发出，说明线路中存在超过限定值的不平衡电流，当进行检查时，并未发现异常。所以对其进行计算，发现35kV侧差动平衡系数KPM=1.39，而结果将35kV侧的CT变比的200：5误认为是400：5。将此进行更正后运行再未出现异常情况。
3、处理对策。将35kV侧的CT变比进行更正，投入运行后再未出现此种异常情况。这种情况的出现，主要是由于使用了不同厂家的开关，装配完成后没有进行匹配测试。所以在接线时，一定要仔细核对各设备的参数值和保护限定值，以防由于人为因素造成的失误。
三、提高智能变电站继电保护可靠性的策略
（一）变压器继电保护
在电力系统中配电线路的电压是额定的，因此电压过高和电压过低均会给配电系统的运行带来影响。而智能变电站调控电压的设备主要是变压器，针对变压器进行的保护是促进配电保护的主要装置。变压器开展配电保护时应采取分步方式进行配置，确保变压器能有效的实现差动继电保护。而在变压器后备保护过程中主要是采取集中方式进行配置，同时还利用独立安装技术对非电量实施继电保护，在电缆与断路器接通之后达到继电保护的目的。
（二）线路保护
当前我国电力系统在线路保护方面主要采用纵联差动保护模式。所谓纵联差动，实际上是指在装置设计过程中，可以利用后背式或集中式保护方式，及时解决配置中发生的各种问题，以确保输电线路在不同功能的状态下都能正常运行。因此，为不断提升变电站继电保护的可靠性，我们应该在实践工作中切实采取有效措施，不断强化线路保护力度，有效控制系统中电压之间的间隔单元；及时修缮和改进变电站中的配电线路，进而保证电路系统运行的安全性与稳定性。在智能变电站继电保护中，线路光缆的稳定性十分重要，电磁干扰导致的指令错误是影响继电保护可靠性的重要因素，因此在继电保护过程中，确保光缆稳定性，可以最大程度降低电磁干扰。
四、结语
智能变电站的成功建设，对我国电力系统的发展来说具有重要的里程碑意义。智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转化和控制的核心平台之一，是智能电网的重要组成部分，也是实现风能、太阳能等新能源接入电网的重要支撑，为智能电网的建设奠定了坚实的基础。继电保护技术作为智能变电站建设的重要技术之一，可通过获得信号及相关调试，快速、准确地找到智能变电站中存在的问题。因此，持续探讨继电保护技术的发展，对保证电力系统的正常运行具有重要及深远的意义。
参考文献：
[1]曹团结，黄国方．智能变电站继电保护技术与应用［M］．北京：中国电力出版社，2013．
[2]智能化变电站与传统变电站继电保护的比较研究[J].成立坤，徐一帆.科技经济导刊.2017（04）
作者简介：
秦岳（1990.04.11），男，陕西乾县人，西安交通大学 电气工程与自动化专业 大学本科，助理工程师，单位：国网青海省电力公司海南供电公司，研究方向：110kV 智能变电站运维管理（继电保护及其自动化方向）
论文作者:秦岳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/14
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