探讨目前电力系统中智能变电站继电保护技术.doc

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1、探讨目前电力系统中智能变电站继电保护技术［摘要］目前智能变电站技术发展方兴未艾，代表了变电站自动化技术的发展方向，是智能电网建设的重要组成部分。文章重点探讨了智能变电站继电保护架构体系，从而研究了智能变电站技术对继电保护的数据信息及保护原理、继电保护实现机制与架构体系、继电保护的设计、调试与运维的影响，供大家参考。［关键词］电力系统；智能电网；智能变电站；继电保护中图分类号:TM76；TM77文献标识码：A文章编号：1009-914X(2016)13-0014-02一、智能变电站继电保护架构体系与传统变电站相比，智能变电站继电保护采用过程层网络为屮心的架

2、构，以IEC61850为其通信标准，主要包括以下几方面。1.1智能变电站继电保护“三层两网”架构智能变电站按照功能在逻辑上划分为三层，分别为站控层、间隔层和过程层，两两之间分别构成站控层网络与过程层网络，如图1所示对继电保护而言，站控层网络传输整定值召唤、修改、录波文件传送等，而过程层网络传输釆样值、开关状态量、跳闸、闭锁等信号，实时性与可靠性备受考验，是智能变电站继电保护关注的重耍性能。1.2IEC61850标准体系TEC61850标准是智能变电站继电保护网络与通信遵循的规则。在模型上，以传统继电保护装置功能为单位划分逻辑设备，一个实体设备可包含多个逻

3、辑设备，以基本功能单元划分逻辑节点，如跳闸回路、保护算法、采样值处理等节点；在通信协议上，IEC61850按照通信服务的类型及性能要求映射特定通信协议，如SV/GOOSE通信为保证实时性传输层与网络层协议映射为空；在数据上，IEC61850详细划分继电保护基本数据类，覆盖现冇的继电保护使用数据，并提供了扩展数据类的方法。1.3基于数据帧传输的运行机制传统变电站继电保护装置有专门采样和命令信号通道，传输延时由装置处理速率与通道固定时延构成，相对固定。而智能变电站继电保护的采样值传输、开关状态量获取、跳闸指令下达等通过以太网数据帧形式，以交换机及光纤为介质，

4、由过程层网络执行通信，如图2所示。因此，智能变电站继电保护运行高度依赖过程层网络，网络性能构成对继电保护“四性”的约束，过程层网络规划设计及调度策略尤其重要。1.4模块化的保护功能组织形态区别于传统变电站以装置为中心的继电保护组织形态，由于过程层网络实现跨间隔跨专业信息共享，智能变电站继电保护以保护功能模块化为理念的灵活组态形式，“集中”或者“分散”的保护实现形式不依赖于装置而是取决于保护需求与网络性能。继电保护模块化灵活组态意味着保护功能可以存在于具备条件的保护装置屮，互为热备用。1.5高精度全网统一的网络同步对吋系统传统变电站继电保护采用IRIG-B

5、码或者光纤方式对时同步。而智能变电站网络化运行模式下，1R1G-B码或者光纤直连方式不能满足继电保护应用需求，因为：（1）两种传统对时方式需耍专门的传输通道，与智能变电站网络化共享信息与资源的发展趋势相悖；（2）IRIG-B码对时同步是单向放射性对时系统，可靠性不足，易受链路状态影响。智能变电站继电保护需要高精度全网统一网络对时方式，一方面既能充分发挥网络对吋方式灵活的特点，另一方面又能利用通信网络冗余高可靠性与实时监测的优势。二、智能变电站技术对继电保护的数据信息及保护原理的影响站在继电保护数据信息链条的视角，与传统的变电站自动化技术相比，智能变电站技

6、术给继电保护带来的影响主耍体现在以下三个方面：2.1电子式互感器取代电磁式互感器，继电保护的源数据性质发生变化一方面，传统的针对电磁互感器传变特性设计的一些算法及英整定原则需要重新评估和优化；而电子式互感器采样就地数字化可能造成的数据同步、延迟等新问题对继电保护的影响也需要深入评估；另一方面，电子式互感器在线性度、频带宽度、响应速度等方面的优势，可能产生继电保护的新原理和新算法。2.2二次信息的网络传输取代二次电缆硬连接，继电保护数据的传输方式发生变化一方面，二次信息的网络传输为不同间隔设备的信息共享奠定了基础，使得跨间隔保护的实现变得简便、灵活，更使得

7、保护功能的跨间隔甚至跨站集屮实现成为可能，从而产生新的保护原理和新的实现方式；另一方面，由网络化传输带來的保护数据的实时性与可靠性备受关注，如何处理即使是极小概率的数据丢包、误码、延迟等问题给继电保护的实现机制、原理与算法提出了新的课题。2.3基于TEC61850的二次信息统一建模，继电保护数据的处理和利用方式发生变化一方面，IEC61850的推广应用，实现了不同设备之间的互联、互通、互操作甚至是互换，为二次信息与IED设备及应用的分离，实现数据源唯一性奠定了基础；另一方面，海量数据的存储与信息挖掘、保护功能的动态迁移和组态、（后备）保护配置和双重化等都

8、将带来一系列新保护原理与保护组织形态。三、智能变电站技术对继电保护实现机制与架构