数字化变电站继电保护及自动化系统设计.docx

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数字化变电站继电保护及自动化系统设计

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张俊亮

摘要：我国作为一个工业大国，人们生活生产的各方面都离不开电力资源，由于经济的发展，人们的需求也在不断增加，所以变电站的改革就十分必要。变电站的数字化发展模式已经成为必然趋势，这其中就包括继电保护系统的智能化，继电保护系统直接关系着整个变电站的稳定运行，因此分析研究数字化变电站继电保护系统的可靠性与稳定性就具有十分重要的意义。

关键词：数字化变电站;继电保护;自动化系统;设计

引言

在配电网络中，变电站是直接连通用户和电力系统网络的重要单元，对变电站的实时监测有利于实现对电能质量的实时控制，提高用电设备的运行效率。我国现行中低压配电网变电站主要以220/110/10kV电压等级为主，变电站不但能够保障电能质量，并且还具备较高的经济性，因此运用广泛。

1继电保护的基本原理

继电保护装置的功能一般要根据电力系统发生故障前后的电气物理量的变化来通过相应的原理实现。在实际的电力系统运行过程中，电力系统发生故障后，其前后电气物理量的变化有———电流增大、电压降低、测量阻抗发生变化以及电流和电压之间的相位角发生改变等。根据这些变化，继电保护装置会构成各种原理的继电保护，如母线继电保护、变压器继电保护、发电机继电保护等。

2数字化变电站继电保护

2.1接线系统设计

电力系统的正常运行是安全生产的重要条件，线缆必须布局合理，可以保证设备的正常用电需求，同时，满足生产的灵活性和经济性要求，供电系统的主接线方案主要包括：单母线、单母线分段、桥型接法。结合生产负荷，某煤矿的35kV供电系统的母线接线方式选择为单母线接线方案。该母线接线方案的优点如下。（1）在母线上通过一组断路器的配合使用，将单母线分成两段，同时按照平均分配的原则，将变电站的负荷分成两个部分，分别接在两个母线上，当煤矿中的某一个用电设备出现故障或者发生停电故障时，可以将改路中的重要负荷切换到另一路母线上，减小对煤矿生产的影响，保证重要负荷的持续供电，从而提高系统的供电可靠性。（2）在需要检修时，可以将两路负荷相互到彼此的母线上，方便检修，增加灵活性。（3）设备简单，运维成本低，出现故障时，自动切换负荷。

2.2提高系统冗余性

提高系统冗余性可以维护继电保护系统的可靠性和安全性，具体的措施为：利用以太网交换机的数据链的路层技术对变电站实时监控;在三个基础网络的基础上形成网络架构的需求，其中，总线结构利用交换机进行数据信息的传送，有减少接线的作用，但是冗余度比较差，所以在使用中，可以通过延长时间增加敏感度，提高冗余性;环形结构环路上的任何点都可以提供冗余，如果和以太网的交换机进行有机结合就可以形成树协议，也可以提高继电系统的冗余度，同时还可以在一定的时间范围内实现对网络重构的控制，但是环形结构使用时需要的收敛时间比较长，完成任务的速度比较慢，还会对系统重构产生影响;星型结构的等待时间比较短，所以适用于比较高的场合，不存在冗余度，其缺点是一旦主交换机的过程中有了故障，就会对信息传送产生影响，可靠性相比下来就比较低，所以并不适合进一步推广普及。想要提高变电站继电保护系统的可靠性，就要提高系统冗余性，所以选择继电保护系统的网络构架就要注意结合实际情况，并对比不同架构的优缺点，进而选择出合适的架构。此外，由于环形结構自身的可靠性比较强，所以可以把环形结构应用于母线的保护装置中，以增强继电保护系统的可靠性与稳定性。环形结构对母线的保护的可靠性高，可以满足继电保护系统对可靠性的要求，且对元件的损害比较小，所以更可以提高继电保护系统的可靠性与稳定性。

2.3电子式互感器

电子式互感器是一种将正比于被测量的电压、电流等传输给测量仪器的装置。与传统互感器相比，它的绝缘结构更为简单，且没有采用油这类易燃液体进行绝缘，因此能够从根本上避免火灾、爆炸等危险，提高整个继电保护系统的安全性。另外，电子式互感器所采用的连接线缆为光缆，而非传统的电缆，这种改变也直接避免了互感器在运行过程中出现电磁饱和现象，有利于提高测量的准确性。

2.4做好继电保护装置版本及软压板的校对工作

在优化改进数字化变电站继电保护的过程中，应做好继电保护装置版本的校对工作，以确保设备的硬件和软件版本是否为国家电网系统检测的版本，如若不是，则应及时上报更改。此外，还应加强机电保护装置软压板的校对工作。在智能变电站中，除了置检修状态这一功能使用硬压板外，其他的都应改为软压板形式，并增加SV接收软压板。在此之前，应认真核对软压板的正确性，从而实现继电保护装置的稳定运行。

2.5电容器保护

在生产、生活中，会使用到很多感性设备。此时，为了保证数字化变电站供电电能的功率因数在正常范围内，需要配备实地电容器，消耗供电系统中无功功率，调节供电系统的功率因数。当电力系统中的电容器发生故障