何順邦　顧召軍

摘 要：近年來，在電網(wǎng)大力建設(shè)的環(huán)境下，變電站建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量和規(guī)模得以不斷增加。變電站作為電網(wǎng)運(yùn)行過程中重要的樞紐，其直接將電廠和用戶有效的連接起來，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性具有極為重要的意義。特別是智能變電站的建設(shè)，其不僅具有節(jié)能環(huán)保和結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，而且其設(shè)備已實(shí)現(xiàn)了智能化，同時(shí)其運(yùn)行管理也實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化。當(dāng)前我國智能變電站還處于剛起步階段，由于二次系統(tǒng)在智能變電站中發(fā)揮著重要的作用，所以為了更好的突出智能電網(wǎng)信息化和自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)，則需要通過對(duì)智能變電站二次系統(tǒng)優(yōu)化的分析，從而更好的確保智能變電站安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：智能變電站；二次系統(tǒng)；優(yōu)化；可靠性

前言

變電站二次系統(tǒng)作為變電站的供電系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)于變電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行具有重要的影響，特別是對(duì)于智能變電站來講，變電站內(nèi)部不需要利用電纜來進(jìn)行連接，設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸即可實(shí)現(xiàn)，這就對(duì)變電站內(nèi)各保護(hù)裝置的配置、性能、功能和維護(hù)檢修等都提出了更高的要求，在這些方面與傳統(tǒng)的變電站存在著明顯的區(qū)別，所以可以通過對(duì)二次系統(tǒng)進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，從而能夠使變電站內(nèi)二次系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性得到較好的保障。

1 智能變電站二次系統(tǒng)使用優(yōu)勢與作用

目前智能變電站二次系統(tǒng)不僅包括了自動(dòng)化系統(tǒng)和二次供電系統(tǒng)設(shè)備，同時(shí)還包括工作保護(hù)模式，而且在應(yīng)用過程中與多個(gè)智能終端共同組成了復(fù)雜的工作裝置，這個(gè)裝置的工作模式往往是以電壓和電流互感器為主的，而且在工作中能夠有效的實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)各種信息的交換和交流，不僅有利于工作過程中統(tǒng)一性的實(shí)現(xiàn)，而且有利于系統(tǒng)管理和控制流程的完善。

目前，隨著社會(huì)的快速發(fā)展，智能電網(wǎng)的應(yīng)用越來越廣泛，智能變電站的建設(shè)也不斷加快，在這種情況下，需要對(duì)智能變電站有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。首先，智能變電站內(nèi)的設(shè)備都是以先進(jìn)性、集成性和環(huán)保性為主，而且智能變電站內(nèi)的工作模式標(biāo)準(zhǔn)和要求也是以信息化和自動(dòng)化為標(biāo)準(zhǔn)，在運(yùn)行過程中更好的實(shí)現(xiàn)了工作的系統(tǒng)性、控制的全面性和管理的高效性等要求。其次，智能變電站作為電網(wǎng)的重要組成部分，其是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在，其在應(yīng)用過程中需要以電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的智能化和自動(dòng)化采集為其標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)自我管理和操控的綜合性特征。

2 智能變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化方案

2.1 線路主保護(hù)方案的優(yōu)化

基于固有頻率的長距離輸電線路保護(hù)方案是一種暫態(tài)量保護(hù)方案，其依據(jù)是故障后高頻分量中的周期性分量發(fā)生后在輸電線路上傳播，并在短路點(diǎn)和電源阻抗之間來回反射形成的，在頻率上表現(xiàn)為固有頻率的諧波形式。該保護(hù)方案的故障信息容易提取，對(duì)采樣率要求較低，不受系統(tǒng)運(yùn)行方式、過渡電阻、故障時(shí)刻、故障點(diǎn)位置的影響，具有如下優(yōu)點(diǎn)：一是動(dòng)作速度優(yōu)于現(xiàn)有的工頻量保護(hù)；二是相較于行波保護(hù)，該方案不受故障時(shí)刻影響，不需要準(zhǔn)確捕捉行波波頭，不受母線出線數(shù)目的影響；三是兩端數(shù)據(jù)無需同時(shí)采樣。因此對(duì)于智能變電站二次系統(tǒng)而言，可以在完全同步的情況下，主保護(hù)采取采樣值光纖差動(dòng)，基于固有頻率的保護(hù)作為輔助。

2.2 變壓器主保護(hù)方案的優(yōu)化

變壓器主保護(hù)采用不同勵(lì)磁涌流識(shí)別原理的差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)作為主保護(hù)，而長期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明差動(dòng)保護(hù)是能靈敏地區(qū)分區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障的。比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)，既能在外部短路時(shí)有可靠的制動(dòng)作用，又能在內(nèi)部短路時(shí)有較高的靈敏度。該保護(hù)最關(guān)鍵也是最困難的問題是防止變壓器勵(lì)磁涌流導(dǎo)致的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作和提高空投于故障變壓器（特別是匝間短路）時(shí)保護(hù)的靈敏度。研究表明：勵(lì)磁涌流中含有較大的偶次諧波分量，并且二次諧波分量最大，而故障電流中二次諧波分量較小。

因此對(duì)于智能變電站二次系統(tǒng)而言，變壓器主保護(hù)優(yōu)化方案為：一套有勵(lì)磁涌流識(shí)別的差動(dòng)保護(hù)為主，基于廣義功率的差動(dòng)保護(hù)為輔的雙重電氣量主保護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)瓦斯保護(hù)仍然作為電氣量主保護(hù)保留。

2.3 母線保護(hù)方案的優(yōu)化

作為電力系統(tǒng)中的樞紐元件，母線如果發(fā)生故障而又得不到及時(shí)切除，那將會(huì)給電力系統(tǒng)的供電可靠性造成嚴(yán)重影響。母線主保護(hù)常采用分相式快速虛擬比相式電流突變量保護(hù)和比率制動(dòng)式電流差動(dòng)保護(hù)原理。快速虛擬比相式電流突變量保護(hù)僅在故障開始時(shí)投入，然后改用比率制動(dòng)式電流差動(dòng)保護(hù)。兩種原理保護(hù)均設(shè)有大差啟動(dòng)元件、小差選擇元件和電壓閉鎖元件。母線主保護(hù)的處理方式有以下兩種：一是集中式保護(hù)。集中式處理的母線保護(hù)將母線視為一個(gè)主設(shè)備，在母線的智能單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)母線的保護(hù)，具體方法為：母線所有連接元件電流和隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)以及開關(guān)的跳閘接點(diǎn)信息都要引入智能單元的保護(hù)模塊內(nèi)，保護(hù)模塊執(zhí)行保護(hù)算法，故障判斷和處理。二是分布式保護(hù)。分布式母線保護(hù)是將傳統(tǒng)的一套母差保護(hù)裝置的功能通過多臺(tái)處理單元完成。每一個(gè)單元手機(jī)母線所連一個(gè)元件的電流信息，不同單元之間通過光纖通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，從而實(shí)現(xiàn)母線保護(hù)原理。

2.4 后備保護(hù)方案的優(yōu)化

目前電網(wǎng)中的后備保護(hù)包括過流保護(hù)、距離保護(hù)、零序保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)和復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)，隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，這些后備保護(hù)方案的缺點(diǎn)日益凸顯。

相較于傳統(tǒng)的后備保護(hù)方案，廣域后備保護(hù)具有如下功能：自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行方式、自適應(yīng)投退相關(guān)保護(hù)功能、在線自適應(yīng)定值整定計(jì)算、自適應(yīng)調(diào)整保護(hù)定值和保護(hù)范圍、潮流轉(zhuǎn)移的識(shí)別和高級(jí)應(yīng)用智能甩負(fù)荷為電氣擾動(dòng)提供快速甩負(fù)荷。因此對(duì)于智能變電站二次系統(tǒng)而言，后備保護(hù)方案可以優(yōu)先廣域后備保護(hù)。

2.5 電能計(jì)量方法的優(yōu)化

長期以來我國電能計(jì)量方法都是采用機(jī)械式電能表來完成，其主要是通過電能表盤的轉(zhuǎn)動(dòng)來對(duì)電能量的大小進(jìn)行反映，但這類機(jī)械式電能表無法與計(jì)算機(jī)接口進(jìn)行連接，而且在計(jì)量上存在較大的誤差，基本上已由脈沖電能表和機(jī)電一體化電能計(jì)量儀表所取代。這是利用電能脈沖計(jì)量方法時(shí)所需要使用到的電能計(jì)量，在計(jì)量準(zhǔn)確上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于機(jī)械式電能表。但對(duì)于當(dāng)前智能變電站二次系統(tǒng)而言，利用軟件計(jì)算方法來對(duì)電能進(jìn)行計(jì)量更具有適用性。這是通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來采集到電流和電壓值，并利用相應(yīng)的軟件來對(duì)有功電能和無功電能進(jìn)行計(jì)算，這樣電能量的計(jì)算方法不需要增加專門的硬件投資，只需要在硬件上設(shè)計(jì)好計(jì)算程序即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電能計(jì)量，相較于其他計(jì)量方法而言，軟件計(jì)算方法對(duì)于智能變電站二次系統(tǒng)的電能計(jì)量來講，具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，所以也會(huì)成為未來電能計(jì)量方法發(fā)展趨勢。

3 結(jié)束語

我國變電站的建設(shè)經(jīng)歷了一次次較大變革，特別是在智能變化站建設(shè)上，更是為我國二次專業(yè)提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。由于智能變電站建設(shè)需要實(shí)現(xiàn)全站的數(shù)字化和智能化，這就需要全面升級(jí)和改造二次系統(tǒng)的架構(gòu)體系，因此更要加強(qiáng)對(duì)智能變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化，確保智能變電站能夠安全、可靠的運(yùn)行。

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