導航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 電力安全論文>>正文

智能變電站繼電保護智能控制技術(shù)研究

文檔作者：宮曉珊，馬曉路，張涵文檔來源：國網(wǎng)青島供電公司		更新日期： 2026年05月19日	點擊數(shù)：
下載地址：點擊這里	文件大小： 2.03 MB 共3頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預覽 [文件共3頁]

本文件共3頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：2.03 MB 共3頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

上一篇：智能電網(wǎng)發(fā)展下的新能源戰(zhàn)略規(guī)劃

文本預覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

工程技術(shù)研究 第10卷 總第185期 2025年5月 發(fā)展與創(chuàng)新
205
智能變電站繼電保護智能控制技術(shù)研究
宮曉珊，馬曉路，張 涵
國網(wǎng)青島供電公司，山東 青島 266100
Research on Intelligent Control Technology for Relay Protection in Intelligent Substations
GONG Xiaoshan, MA Xiaolu, ZHANG Han
State Grid Qingdao Power Supply Company, Qingdao 266100, Shandong, China
摘要：隨著我國新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，智能變電站建
設越來越受到人們的關(guān)注。繼電保護作為智能變電站
運行的關(guān)鍵，其在為變電站提供安全保護的同時，兼
具信息采集、反饋、智能控制等多樣化功能。基于此，
文章針對智能變電站繼電保護智能控制技術(shù)展開深入
分析，闡述了智能變電站的技術(shù)特征，以及繼電保護
智能控制系統(tǒng)的架構(gòu)和技術(shù)運用，通過實際案例，驗
證了新型智能控制技術(shù)的優(yōu)勢，為提高智能變電站的
智能化水平，推動我國高效、高水平電力系統(tǒng)建設打
下了良好的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護；智能控制
Abstract: With the development of China's new power
system, the construction of intelligent substations has
attracted more and more attention. As the key to the
operation of intelligent substation, relay protection not
only provides safety protection for substations, but also
has diversified functions such as information collection,
feedback and intelligent control. Based on this, this paper
makes an in-depth analysis of the intelligent control
technology for relay protection in intelligent substations,
expounds the technical characteristics of intelligent
substations, as well as the architecture and technical
application of relay protection intelligent control system.
Through practical cases, the advantages of new intelligent
control technology are verified, which lays a good
foundation for improving the intelligent level of intelligent
substations and promoting the construction of efficient and
high-level power system in China.
Keywords: intelligent substation; relay protection; intelligent
control
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2025.09.067 .
作者簡介： 宮曉珊，女，碩士，工程師，研究方向為電力營銷、業(yè)擴
報裝管理。
分類號：TM77 ；TM63
1 智能變電站技術(shù)特征
1.1　配備智能一次設備
智能變電站在建設過程中大幅采用智能技術(shù)，以
提高變電站的智能水平，其中被廣泛應用的智能一次
設備，在變電站的信息采集、控制等方面起到了非常
重要的作用。一方面，互感器、智能開關(guān)、斷路器等
智能一次設備的應用，在與傳感器、智能終端設備結(jié)
合的情況下，能實時采集和處理變電站運行的各項數(shù)
據(jù)，從而實現(xiàn)了對一次設備的智能化管理，增強了變
電站的可靠性[1]。另一方面，利用電子交互設備，以
及智能設備的自我診斷、記錄與聯(lián)網(wǎng)上傳，智能一次
設備能通過聯(lián)網(wǎng)的方式進行云端管理。相較于傳統(tǒng)運
維管理方式，云端管理可以處理更多、更廣范圍的智
能變電站信息，并通過數(shù)據(jù)中心集中管理的方式，降
低運維的成本，提升智能變電站運行的可靠性。
1.2　三層結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)我國《電力自動化通信網(wǎng)絡和系統(tǒng) 第3 部
分：通用要求》（GB/T 42151.3—2024）的規(guī)定，我國
智能變電站的建設需要采用國際IEC 61850 的要求，
使用三層結(jié)構(gòu)形式。在安裝智能一次設備的同時，搭
配能實現(xiàn)智能升級的二次設備，從而賦予變電站更高
級的功能。特別是在變電站性能強化的過程中，利用
網(wǎng)絡通信技術(shù)使智能二次設備網(wǎng)絡化的情況下，能進
一步實現(xiàn)變電站系統(tǒng)信息的集成化、云端化管理，使
變電站內(nèi)部，以及其他變電站的二次設備能通過面對
象技術(shù)進行集成化、中心化管理，從而為優(yōu)化智能變
電站的二次設備架構(gòu)提供可靠的保障[2]。這也意味著
發(fā)展與創(chuàng)新2025 年 第09 期 總第185 期 工程技術(shù)研究
206
智能一次設備、二次設備和通信網(wǎng)絡，共同構(gòu)成了智
能變電站的三層結(jié)構(gòu)形式，使智能變電站的運維管理
流程得以信息化，從而提高了管理的工作效率與性能。
1.3　系統(tǒng)建模標準化
現(xiàn)階段，我國智能變電站建設廣泛采用IEC 61850
標準，在包括繼電保護裝置在內(nèi)的各變電站信息采集、
交互過程中，使用統(tǒng)一的建設標準，可使智能變電站
系統(tǒng)的建模具有標準化的特點。在統(tǒng)一采用面對象技
術(shù)設計信息采集規(guī)范、標準的同時，各電子裝置、設
備的通信協(xié)議和接口均按照統(tǒng)一的標準進行設計，使
智能變電站內(nèi)部與控制中心建立更高效、可靠的通信
鏈路，從而為提高數(shù)據(jù)共享水平奠定良好的基礎(chǔ)[3]。
2 智能變電站繼電保護智能控制系統(tǒng)
架構(gòu)
2.1　電子式互感器
智能變電站繼電保護裝置中，電子式互感器主要
用于信息的采集，為智能控系統(tǒng)提供較為精準的數(shù)據(jù)，
以確保智能控制的準確性。但與普通電磁結(jié)構(gòu)的互感
器不同，電子式互感器的結(jié)構(gòu)相對簡單，應用成本也
較低，并且沒有與一次設備建立直接的電氣聯(lián)系，從
而使電子式互感器的抗電磁干擾能力更強。
在實際應用過程中，電子式互感器能更好地實現(xiàn)
數(shù)字化的電氣測量，其較強的抗干擾能力與安全性，
也可使其在變電站繼電保護系統(tǒng)中發(fā)揮更有效的數(shù)據(jù)
采集作用。因此，在智能變電站繼電保護數(shù)據(jù)采集的
過程中，電子式互感器被廣泛用于高壓部分數(shù)據(jù)采
集、數(shù)據(jù)傳輸，以及低壓部分合并單元數(shù)據(jù)采集的過
程中[4]。
2.2　合并單元
在電子式互感器采集變電站各項電氣數(shù)據(jù)信息后，
合并單元可以將數(shù)據(jù)信息進行有效的處理，使其作為
繼電保護控制系統(tǒng)的參考依據(jù)。在此過程中，合并單
元需要按照相關(guān)數(shù)據(jù)標準，在采集的數(shù)據(jù)中添加時間、
設備等標簽，并按照繼電保護智能控制系統(tǒng)的要求，
將數(shù)據(jù)傳送至保護裝置內(nèi)，因此，可以認為合并單元
是系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與通信傳輸?shù)拈g隔層。
合并單元可以有效避免電子互感器與保護裝置
之間進行復雜的接線，并利用該單元的模塊化設計端
口，使繼電保護智能控制系統(tǒng)與各種二次設備進行數(shù)
據(jù)的共享與傳輸，從而達到高效控制繼電保護裝置的
目的。
2.3　交換機
交換機的運用能確保智能變電站將各項數(shù)據(jù)傳輸、
轉(zhuǎn)發(fā)至繼電保護控制系統(tǒng)要求的地方。利用網(wǎng)絡交換
技術(shù)，交換機可以為智能變電站繼電保護控制系統(tǒng)提
供可靠的信息通道，從而更好地管理繼電保護智能控
制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀，使其支持快速智能決策與響應。同
時，利用交換機在整理智能變電站設備地址、信息的
情況下，可以進一步保證局域網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)準確、快速傳
遞給智能控制系統(tǒng)。在云端或使用控制中心進行廣域
管理的情況下，交換機可以幫助控制中心分割廣域網(wǎng)，
使同一個智能變電站的智能單元在同一個網(wǎng)絡間隔中，
避免了不同變電站數(shù)據(jù)之間的相互干擾。交換機的運
用不僅幫助提升通信的可靠性，還能避免通信過程中
出現(xiàn)的“廣播風暴”，使繼電保護智能控制系統(tǒng)專精于
當前變電站的保護控制工作，提升系統(tǒng)的可靠性[5]。
2.4　智能終端
智能變電站繼電保護智能控制系統(tǒng)所采用的智能
終端較多，任務也有所不同。從主要任務分析入手，
需要智能終端在采集變電站開關(guān)量、控制指令的同時，
確保變電站的線纜、一次/ 二次設備連接及通信情況
保持正常，以便于精準控制繼電保護設備中的斷路器、
主變壓器等設備，實現(xiàn)智能繼電保護的目的。例如，
在斷路器的智能管理控制中，需要檢測斷路器的跳合
閘回路的狀態(tài)、動作次數(shù)等信息，并在此基礎(chǔ)上，針
對六氟化硫氣體密度等的詳細參數(shù)進行檢測和判斷，
以便于提升智能控制策略的針對性與準確性。
在利用網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程廣域管理的情況下，智能終
端設備在連接繼電保護裝置的同時，需要根據(jù)網(wǎng)絡指
令實現(xiàn)對一次設備斷路器的控制。在控制中心發(fā)出控
制指令后，利用MU 單元發(fā)出控制信號，實現(xiàn)對其的
控制。特別是在高壓系統(tǒng)的斷路器控制中，由于需要
確保斷路器的關(guān)閘、合閘動作在恰當?shù)臅r機，以免對
設備帶來沖擊和影響，需要進一步提升控制智能終端
的響應速度，以便于提升控制的可靠性。
3 智能變電站繼電保護智能控制技術(shù)
3.1　廣域保護
在電力系統(tǒng)運行過程中，需要配備大量變電站、
電力設施，以保證系統(tǒng)獲得更廣的覆蓋范圍與可靠性。
因此，在建設智能變電站的過程中，廣域保護是其中
關(guān)鍵的技術(shù)與控制策略之一。在建設繼電保護智能控
制系統(tǒng)的過程中，能實現(xiàn)對智能變電站各項運行數(shù)據(jù)、
工程技術(shù)研究 第10卷 總第185期 2025年5月 發(fā)展與創(chuàng)新
207
參數(shù)的采集，從而綜合判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障或安全
隱患，以便于通過遠程控制的方式，使繼電保護裝置
能正常動作，以切斷故障，避免局部短路、信號擾動
等故障帶來的影響。由于變電站功能、繼電保護策略
有所不同，廣域保護技術(shù)的應用也可以根據(jù)智能變電
站的具體情況進行靈活調(diào)整，以便于提升智能控制策
略的準確性與可靠性。
3.2　欠過頻/ 壓保護
欠過頻/ 壓保護是繼電保護的基本功能，可以有
效保護變電站機組，提升變電站運行的可靠性。監(jiān)測
變電站運行中的頻率和電壓，能使繼電保護智能控制
實現(xiàn)繼電保護的基本功能。在此基礎(chǔ)上，按照變電站
的電壓等級、對象配置，使用故障錄波裝置采集報文
信息，可以進一步針對電力系統(tǒng)中的潛在故障，提供
準確的信息收集手段，使智能變電站繼電保護裝置的
每一次動作以及與之相關(guān)的故障信息得以準確、及時
地上傳，從而有效提升電力設備故障分析的準確性，
有效預防相關(guān)故障的反復發(fā)生[6]。
4 智能變電站繼電保護智能配置案例
4.1　主變保護配置
在某220 kV 雙重化主變壓器保護配置中，由于該
智能變電站采用雙母線接線的形式，繼電保護系統(tǒng)需
要采用雙套配置，以滿足繼電保護的需求。
（1）配置過程中，每套繼電保護智能控制都需要
擁有主保護和副保護。利用GOOSE 網(wǎng)絡作為采集信
息與傳遞控制信號的網(wǎng)絡，使主變繼電保護中的斷路
器通過非電量回路接收信號，并執(zhí)行跳閘指令。在智
能終端接收挑戰(zhàn)指令的同時，將其傳輸至過程層，用
于主變故障分析。
（2）智能終端與中壓側(cè)、低壓側(cè)連接的情況下，
通過分布式保護方案的設計，按照相關(guān)規(guī)則，將智能
保護終端、測控單元與非電量繼電保護裝置設置到變
電柜中，使用硬接線的方式，實現(xiàn)對繼電保護裝置的
非電量繼電保護。
（3）主變的安全等級要求較高，需要配置瓦斯保
護，額外安裝瓦斯檢測傳感器，檢測主變、變壓器油
等位置的氣體狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常氣體，以便在出現(xiàn)
瓦斯異常后，及時觸發(fā)繼電保護動作。
4.2　母線保護配置
在某35 kV/10 kV 線路保護裝置的配置過程中，
每回線路保護均配置獨立的合并單元與智能終端，并
采用直接采樣和動作的方式，實現(xiàn)對母線的保護。在
線路上安裝智能感應器，檢測數(shù)據(jù)的同時，將數(shù)據(jù)發(fā)
送至智能終端進行采樣和傳輸，以實現(xiàn)自動化的管理
與控制。
（1）線路整體的保護，采用測控一體的集成智能
繼電保護設備，直接采集信息的同時，實現(xiàn)對母線的
保護。相較于其他控制方式，集成化的設備可以提高
保護的響應速度和準確性，不僅減少了信號在不同設
備間傳遞的延遲現(xiàn)象，還確保了繼電保護裝置的及時
動作。
（2）三段接地保護，采用末端線路、聯(lián)絡線路以
及下級相鄰線路的設計方式。在線路出現(xiàn)故障后，由
于需要提升動作的靈敏性，按照可靠斷線整定的要求，
將整定時間設置在0.3 s，負荷限制電阻定值為60 Ω。
（3）檢測三相系統(tǒng)中的不平衡電流工作，按照
末端接地故障時的最大零序電流進行計算，在不考
慮相鄰電路的情況下，針對不同情況下的零序過流
保護整定進行計算，將零序過流保護的整定值分為
四檔（720 A/6 A、600 A/5 A、450 A/ 3.75 A、240 A/2 A），
以實現(xiàn)對不同過流情況下的針對性動作。
5 結(jié)束語
在我國電力系統(tǒng)建設過程中，智能化已經(jīng)成為變
電站建設的必然趨勢。繼電保護智能控制相較于傳統(tǒng)
的繼電保護系統(tǒng)，具有更強的抗干擾能力和可靠性，
并且在與網(wǎng)絡連接的情況下，為變電站的遠程、云端
控制提供了基礎(chǔ)。在全面保護變電站母線、主變壓器
等設備的同時，確保變電站高效、穩(wěn)定地運行，使其
提供高質(zhì)量的電力服務，從而保證我國供電的安全與
可靠，為我國社會建設與經(jīng)濟發(fā)展提供可靠的保障。
參考文獻
[1] 翟二龍.基于綜合自動化控制技術(shù)的智能變電站繼電保護技術(shù)研
究[J].建設科技，2024（增刊1）：39-41.
[2] 張冰玉.智能變電站繼電保護在線監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].光源與照
明，2023（12）：162-164.
[3] 曹飛，馬紅星.220 kV智能變電站中的繼電保護與控制技術(shù)分析
[J].電子技術(shù)，2023，52（6）：280-281.
[4] 余翔.智能變電站繼電保護運維防誤技術(shù)的研究[J].儀器儀表用
戶，2024，31（11）：29-30，33.
[5] 吉龍軍.110kV智能變電站繼電保護研究與設計[D].蘭州：蘭州理
工大學，2017.
[6] 許堯，馬歡，許旵鵬，等.智能變電站繼電保護智能運維系統(tǒng)自動
配置技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2022，50（11）：160-168.

網(wǎng)友評論 more

電力安全論文最新內(nèi)容

05-19