智能变电站继电保护和安全自动装置

Ⅰ 智能化变电站的系统结构

在变电站自动化领域中,智能化电气的发展,特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现,变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中,保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元,如A/D变换、光隔离器件、控制回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之,智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分;而在中低压变电站则将保护、监控装置小型化、紧凑化,完整地安装在开关柜上,实现了变电站机电一体化设计。
智能化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类,即智能化的一次设备和网络化的二次设备;在逻辑结构上可分为三个层次,根据IEC61850通信协议定义,这三个层次分别称为过程层、间隔层、站控层。所谓“过程层”就是由数字化变电站技术引进的合并单元和智能终端组成。

Ⅱ 智能变电站自动化系统

由上海聚仁电力提供解决方案，该系统是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850标准和通信规范基础上，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。在此基础上实现变电站运行操作自动化、变电站信息共享化、变电站分区统一管理、利用计算机仿真技术实现智能化电网调度和控制的基础单元。

智能变电站自动化系统优势
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。

智能变电站自动化系统主要功能特点
系统包含多专业的综合性技术，它以微机为基础来实现对变电站传统的继电保护、控制方式、测量手段、通信和管理模式的全面技术改造，实现对电网运行管理的变革。变电站从一次设备、二次设备、继电保护、自动装置、载波通讯等与现代的计算机硬、软件系统和微波通信以及GIS组合电器等相结合，使变电站走向综合自动化和小型化。变电站综合自动化系统的基本功能主要体现在以下六个方面：
■监控子系统功能：数据采集、事件顺序记录、故障测距和录波、控制功能、安全监视和人机联系功能。
■微机保护子系统功能：通讯与测控方面的故障应不影响保护正常工作。微机保护还要求保护的CPU及电源均保持独立。
■自动控制子系统功能：备用电源自动投入装置、故障录波装置等与微机保护子系统应具备各自的独立性。
■远动和通信功能：变电站与各间隔之间的通信功能；综合自动化系统与上级调度之间的通信功能，即监控系统与调度之间通信，故障录波与测距的远方传输功能。
■变电站系统综合功能：通过信息共享实现变电站VQC（电压无功控制）功能、小电流接地选线功能、自动减载功能、主变压器经济运行控制功能。
■在线自诊断功能：具有自诊断到各设备的插件级和通信网络的功能。

系统结构
在变电站自动化领域中,智能化电气的发展,特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现,变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中,保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元,如A/D变换、光隔离器件、控制回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之,智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分;而在中低压变电站则将保护、监控装置小型化、紧凑化,完整地安装在开关柜上,实现了变电站机电一体化设计。

智能化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类,即智能化的一次设备和网络化的二次设备;在逻辑结构上可分为三个层次,根据IEC61850通信协议定义,这三个层次分别称为"过程层"、"间隔层"、"站控层"。所谓“过程层”就是由数字化变电站技术引进的合并单元和智能终端组成。

Ⅲ 什么是保护及故障信息子站

电网故障信息管理系统是收集变电站继电保护、记录仪、安全自动装置等智能设备的实时／非实时运行、配置和故障信息。

继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。

(3)智能变电站继电保护和安全自动装置扩展阅读：

电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：

(1)电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。

(2)电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。

(3)电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+(60°～85°)。

(4)测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。

Ⅳ 浅谈35kV变电站的微机继电保护:智能变电站继电保护技术问答

中图分类号：TM41 文献标识码：A随着我国电力工业的迅速发展，各大电力系统的容量和电网区域不断扩大。电力系统在运行过程中，会因为各种各样的原因而出现事故，从而可能导致电力系统的运行暂时中断，也雀含清可能引发更大的电力事故。所以在变电站中，人们采用微机继电保护装置进行电力系统的保护，微机继电保护装置在电力系统的广泛应用是电网及电气设备安全可靠运行的保证。微机继电保护装置可以在电力系统发生异常情况时进行检测、预警等，并且可以进行相应的自救措施。随着电力改革的进行，电网规模的不断增大，对于微机继电保护装置的要求也越来越高。电力工作者在不断地研究微机继电保护装置对电力系统运行的保护功能，不断地开发新型的微机继电保护装置，以适应我国国民对电力不断增加的需求。
一、35kV变电站中微机继电保护特点
为了更好地保证电力系统的正常运行，35kV变电站中微机继电保护特点如下：
可靠性是对微机继电保护装置提出的最基本的要求，也是微机继电保护装置最基本的特点。计算机老悉在程序的指挥下，有极强的综合分析和判断能力，因而微机继电保护装置可以实现常规保护很难办到的自动纠错，即自动地识别和排除干扰，防止由于干扰而造成误顷前动作。另外微机继电保护装置有自诊断能力，能够自动检测出计算机本身硬件的异常部分，配合多重化可以有效地防止拒动，因此可靠性很高。
由于计算机保护的特性主要由程序决定，所以不同原理的保护可以采用通用的硬件，只要改变程序就可以改变保护的特性和功能，因此可灵活地适应电力系统运行方式的变化。
采用微型计算构成的保护，使原有型式的继电保护装置中存在的技术问题，可以找到新的解决办法。如对距离保护如何区分振荡和短路，如何识别变压器差动保护励磁涌流和内部故障等问题，都提供了许多新的原理和解决方法。
当电力系统的运行发生异常情况时，微机继电保护装置必须及时作出相应的反应，以保障电力系统供电的可靠性。对于电力系统运行来说，在故障发生时不能及时得到处理，其影响程度可大可小。35kV变电站中微机继电保护克服传统继电保护装置功能单一的缺陷，增设了故障测距、事件记录、三角极性电压判断封功能，提高了继电保护装置的保护速度。
微机继电保护装置具有自动性，它摆脱了对站里工作人员定期检查的依赖性。在电力系统中所规定范围内的元件，如果发生异常情况，无论是短路的类型，还是短路点的位置，微机继电保护装置可以第一时间发现，并且给予正确的反应动作。另外在继电保护装置中连接微机管理系统，大大提高了继电保护的灵敏性。
二、35kV变电站中微机继电保护设计
在对电力系统35kV变电站中微机继电保护装置的设计中，一定要注意对微机继电保护装置中自动识别系统的设计。微机继电保护装置要正确区分其保护的元件是处于什么样的状态，要可以精确地区分元件发生故障的区段，所以，在进行35kV变电站中微机继电保护装置的设计中，需以电力系统故障的电气物理量变化为根据，结合电力系统的电压、电流等变化设计35kV变电站中微机继电保护。
（一）微机继电保护装置的组成
微机继电保护装置的主要作用是进行电力系统故障的检测与预警等，所以必须具有数据采集系统、微机装置的保护与管理装置等，这些基本硬件共同组成微机继电保护装置，共同为保证电力系统的正常运行做贡献。
数据采集系统主要负责采集电力系统中的各项电气物理参数，将电压与电流互感器发射的信号转化为数字信号，通过输入输出处理器传递给微机系统，以进行进一步的处理；微机装置是微机继电保护装置的核心部分，分为微机保护装置和微机管理装置。微机保护装置是继电保护的主要运行部分，它受变电所使用的软件的限制，根据不同的软件使用，确定不同的保护功能；微机管理装置的主导者是电力系统的工作人员，通过工作人员的有关操作，进行模拟量信号的输出和开关信号的输入，关系到变电站中外部继电器、操作把手等接点的运行。除此之外，为适应用户的需要，还配备了打印机，以对用户提供书面故障信息。
（二）微机继电保护装置的不足之处
1.语音报警慢
微机继电保护装置可以在发生电力系统故障时，进行预警，但是这种语音报警的速度并不理想。当进行停送电操作时，接连操作几个开关后，报警才会响起。
2.低周减载功能重复
专门的低周减载柜的设计是不必要的，因为在每台线路保护上都有低周减载功能，重复设计则会导致资金的浪费。
3.错误使用单项供电表
在变电站中，进线分为主用和备用两路，备用回路设计计量电度表忽略了双向供电，只使用单项供电表，不符合设计要求。
三、35kV变电站中微机继电保护的应用改进策略
对35kV变电站中微机继电保护的改进，应该建立在保持原有装置功能的基础上，提高语音报警速度、加强继电档案管理工作等方面进行，全面的提高微机继电保护系统的可靠性和适用性，使微机继电保护系统能够具备广的应用范围。
（一）相位校正
变压器两侧电流的相位差在超过一定限度时会引起不平衡电流，致使继电保护的准确性受到影响。所以，在实际工程中，利用星形接法处理变压器两侧的电线，将微机软件计算功能直接应用到相位校正中，调整电流差值，增加电流相位差超限的报警功能。
（二）过电流保护
35kV变电站中的复合电压启动时形成过电流，这种过电流将对电力系统调度造成影响，所以微机继电保护装置将过电流、低电压、进行过负载保护，稳定电力系统的供电功能，形成安全的后备保护系统。
（三）主变本体保护
微机继电保护装置对于小匝间短路的灵敏度较低，所以在35kV变电站中微机继电保护的应用时，应该注意这种保护死角的设置。利用微机的自动调节功能，按照主变本体内的气体保护程序，加强对于有载调压气体保护和压力释放保护对于主变本体的保护。
四、35kV微机继电保护装置与110kV微机继电保护装置的不同
由于35kV微机继电保护装置与110kV微机继电保护装置，在电压上存在差异，所以两者在选择电源方面，虽然都以保障微机继电保护装置的安全性为主要目的，但是在选择电源电压上还具有一定的差异；110kV微机继电保护装置采用高精度、高稳定的元件来构成采样回路，这就大大降低了环境因素对继电保护误差的影响，同时增强微机继电保护装置的自检功能，打破继电保护装置自检的时间与空间的限制。取消调节器件，实现调节采样精度的非现场化，并且提高装置的稳定性，这些都是35kV微机继电保护装置所欠缺的；但是35kV微机继电保护装置具有更强大的抗干扰性，降低了电磁对于装置的影响。
小结：
传统的微机继电保护装置已经适应不了电力系统的不断发展，所以电力系统的工作者加紧研究新型微机继电保护装置的脚步，以求可以不断完善电力系统的改革，最大限度地减少电力事故对电力设备的损害，提高电力系统供电运行的安全性、稳定性、可靠性，从而满足我国国民不断增长的电力需求。
参考文献：
[1]罗钰玲 电力系统微机继电保护 人民邮电出版社.
[2]文玉玲, 孙博, 陈军. 浅谈微机继电保护[J]. 新疆电力技术, 2009, （04）.
[3]徐平 变电站微机继电保护事故处理[J]. 中国新技术新产品, 2011,（03） .
[4]陈德树 微机继电保护 中国电力出版社.

Ⅳ 智能变电站的自动化系统是如何构成的

智能变电站自动化系统的基本特点，分层：该系统分间隔层和站控层两层，层与层之间相对独立，通过具有冗余结构的前置层（通讯管理机）设备连接通信。间隔层设备包括保护设备、数据采集、控制设备及指示显示部分等。站控层设备包括工控机、综合自动化监控软件，可组单机网络，也可组多机热备用网络。站控层通过通信管理机与间隔层通信，实现站级协调、优化控制和当地监控；同时实现与远方调度中心的通信。既可完成RTU四遥和远程接入功能，也可直接进入上一级调度网络。分布：间隔层以站内一次设备（如变压器、电机、线路等）为间隔对象，面向对象，综合分析电站对信息的采集控制要求，分布式配置小型化、高可靠性的微机保护和测控单元装置。各间隔单元相对独立，通过可选择的RS485、CAN、以太网等网络互联。在功能分配上，凡可以在本间隔单元就地完成的功能，不依赖通信网络，即使网络瘫痪也不影响保护迅速切除故障。由于采用保护、测控一体化小型化设计，屏柜的数量较传统设计大为减少。分散：系统对35KV及以下电压等级的二次保护和监控单元设备，可选择就地分散安装在开关柜上，做到地理位置上的分散。对于无人值班的35KV及以下电站，根据用户需要，站控层的设备也可移到调度中心或集控站，电站内不设当地监控而只留接口，当维护人员进入电站时，使用便携机即可替代后台机。这样的分层、分布和分散式系统与集中式系统相比，具有明显优点:提高了系统可告性，任一部分设备有故障时，只影响局部；站内减少了二次电缆和屏柜，节省了投资，也简化了施工与维护；提高了系统可扩展性和灵活性，既适用于新建电站，也适用于老站改造；运行维护方便。

Ⅵ 继电保护，自动装置，直流电源装置都是属于二次设备吗

所谓二次设备，就是对一次设备进行控制、测量、监察、保护及调节的设备，它包括控制和信号器具、测量仪表、继电保护装置、自动装置、远动装置、操作电源及二次电缆等。
反应二次部分的图纸有原理与和接线图：原理图主要反映二次装置的工作原理（通常使用展开图）；接线图主要用于安装维护。

控制回路：对断路器进行合、跳闸操作以及监视断路器位置状态的的电路。按监视回路完好性的方式不同分为灯光监视和音响监视两种。

中央信号：由事故信号和预告信号组成，主要通过跳闸及发信号的方式反映电力系统的故障与不正常，由灯光和音响两部分组成。

测量监视系统：主要由电流、电压变换装置和各种测量仪表等构成，其主要作用是通过对运行参数的测量来监视一次设备的运行情况，以便运行人员调整、控制运行状态、分析处理运行中的问题。

同期回路：电力系统中的发电机并列运行的条件电压幅值相等；频率相同；相位差为零，为此在电力系统的发电厂与变电所中均有同期装置，以进行并列操作

操作电源：在发电厂、变电站中为二次设备提供工作电能的电源。现常用的有：
（1）蓄电池组直流系统：可靠性高，容量大，电压平稳，在系统中普遍应用，但附属设备多，维护工作量大。
（2）整流直流系统：利用变换装置将交流变为直流供二次部分使用，根据工作原理分为电容储能整流系统及复式直流系统，因可靠性较差，只适用于中、小型变电所中。
继电保护的作用
反映电力系统故障，自动、可靠、快速而有选择地通过断路器将故障元件从系统中切除，保证无故障部分继续运行，这是继电保护的首要任务
反映电力系统不正常工作状态，是继电保护的另一任务，此保护一般作用于信号，有时也作用于跳闸，但要带有一定的延时。
继电保护的基本构成
测量：反映被保护元件运行参数的变化，并与保护的整定值进行比较，若达到整定值，则向逻辑部分发出信号；
逻辑部分：对测量部分传送来的信号进行综合判断，决定保护装置是否动作
执行部分：根据保护装置的性质与作用，向断路器发出跳闸脉冲或发出信号。
电力系统中常用的保护分析：
过电流保护：利用短路时电流增大的现象实现的保护。为保证选择性与快速性，通常设为三段，Ⅰ段为速断，只保护线路的一部分；Ⅱ段保护线路全长，但要加一时间延时；Ⅲ段作为后备保护。在双侧有电源的线路中通常加入功率方向来保证动作的可靠性。其缺点是受系统运行方式以及短路类型的影响较大，一般应用于110KV以下线路。

低电压保护：电力系统短路时另一个现象是电压降低，由此构成的继电保护就称为低电压保护。由于电压信号一般取自母线，所以低电压保护往往与别的保护配合使用，如低压闭锁的过流保护。

距离保护：线路正常运行时，电压与电流的比值（阻抗）较大，而系统发生短路时，此比值将降低，利用电压与电流比值降低而动作的保护，称为距离保护（或阻抗保护），该保护的优点是受系统运行方式影响较小，其缺点是不能全厂速动，通常也设为三段。一般作为110KV线路的主保护以及220KV线路的后备保护

差动保护：线路正常运行时，流过线路两端的电流方向相反，而线路内部短路时电流的方向相同，利用此原理构成的保护称为差动保护。其优点是不受系统运行方式及短路类型的影响，主要作为主要设备及重要线路的保护，有纵差动和横差动之分。
高频保护：利用高频信号比较线路两端的电气量的差动保护称为高频保护，根据比较的信号分为方向高频保护（功率方向）及相差高频保护（电流相位）。作为220KV线路的主保护以及500KV线路的后备保护。
光纤差动：其造价高，一般作为500KV线路的主保护。

为避免保护故障造成的影响，一般电力系统的元件都有多重保护，分为：
主保护：能按要求的速度切除被保护线路（或元件）范围内的某种短路故障
辅助保护：一般用于弥补主保护某些性能的不足而设
后备保护：当主保护或断路器拒绝动作时起作用的继电保护，有近后备和远后备之分

继电保护技术发展历史过程中经历了四个时期：（1）电磁型：（2）晶体管型：（3）集成电路型：（4）微机型：
微机保护装置的特点：
维护调试方便
可靠性高
动作正确率高
易于获得各种附加功能
保护性能易得到改善
使用方便灵活
具有远方监控特性
我国微机保护发展概况
1972年世界上第一台微机保护样机——PRODAR-70投入试运行，1978~1980年前后我国在一些高校（华北电力大学、华中理工大学等）展开了微机保护的研究，我国首台微机保护样机MDP-1（距离保护）投入试运行，第二代“11”型微机保护装置于1990年投入试运行，其代表产品WXH-11和WXB-11，第三代产品是CS系列，如CSL-101、CST-200等。国家电力公司自动化研究院的LFP-900系列突破了我国快速保护的现状。
微机保护装置的硬件结构
信号输入电路：对开关量和模拟量信号进行处理。
微机系统：由单片机和扩展芯片构成的控制系统，以完成数值测量、计算、逻辑运算、控制和记录等智能化任务，此外微机保护还具有远方功能。
人机接口部分：如键盘、显示器、打印机等，完成整定值的输入、工作方式的变更、系统状态的检查等
输出通道：对控制对象实现控制操作
电源

为了提高供电可靠性、保证电能质量、提高电能生产和分配的经济性、减轻运行人员的劳动强度，电力系统中还广泛装设有自动装置。

电力系统自动化一般有两方面的内容：
（1）常规自动装置：重合闸装置、备用电源自动投入装置、发电机的自动励磁调节装置、自动按频率减负荷装置、自动准同期装置；
（2）电力系统调度自动化：即电力系统的实时调度，对电力系统的运行状态实时监视和控制，以提高系统安全、经济运行水平，提高电能质量。主要通过远动装置、利用四遥（遥测、遥控、遥信、遥调）技术实现。

传统变电站存在的问题：安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求；供电质量缺乏科学的保证；占地面积大；不是应电力系统快速计算和实时控制的要求；维护工作量大

变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量、信号、继电保护、自动装置、远动装置等）经功能组合与优化，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术、信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。是自动化技术、计算机技术与通信技术在变电站领域的综合应用。因此变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理职能化等特征。