李多娇 刘洁星
摘 要：随着新能源技术、智能技术、信息技术、网络技术的突破与创新，第三次工业革命正在孕育发展。以电为中心转变能源开发利用方式，已成为全球能源发展的战略方向，发展智能电网是推动能源变革的必由之路。随着智能电网技术不断成熟，变电站继电保护装置类型及理念也在不断革新，此时站域保护进入视野。本文将根据现场实际为基础，浅谈新一代智能变电站中的站域保护应用。
关键词：智能电网；智能变电站；站域保护
当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。能够完成以上任务的自动化措施的成套设备，一般通称为继电保护装置。随着继电保护装置技术的不断革新，新的理念产生。广域保护与站域保护进入人们的视野。
1 变电站的发展
电网系统中变电站被视为基础节点，是在电力系统中不可或缺的重要环节，这是回顾变电站发展史所得出的结论，它承载着电能转换和电能重新分配的极其重要任务，对电网的安全系统和经济运行有非常重要的作用。1890年，俄国建成三相交流线路及升压与降压变压器，真正的电网由此诞生。至今，变电站经过了100多年的发展，总的来说，可以分为四个阶段。
1.1 传统变电站
上世纪80年代，在变电站内，保护设备主要以晶体管和集成电路为主，二次设备基本上按照传统方式布置，各个部分分别独立运行。传统变电站安全可靠性比较差，自动化程度低，站内大多数采用常规设备，其继电保护和自动化装置都采用电磁型或晶体管型，结构冗杂且可靠性不高，更无故障自诊断能力。同时传统变电站供电质量无法保证和考核，大都不具备调压手段。
1.2 综合自动化变电站
上世纪90年代，随着计算机、网络、通信及传输方式等技术的发展，变电站综合自动化技术出现并得到应用。变电站综合自动化通常采用二次电缆直接与一次设备、保护设备、故障录波器、测控装置、计量装置等二次设备连接，把传统意义上的保护、控制、测量、录波及通信设备集成一体。综合自动化系统中有电压、无功自动控制功能，提高了供电质量及电压合格率，保证了变电设备的稳定运行。
1.3 数字化变电站
数字化变电站通常采用“三层两网”结构，实现了变电站内，一次设备和二次设备的数字通信连接，并建立了一个全站统一的数据化模型和通信链接平台。数字化变电站的主要特点是：一次设备数字化，二次设备网络化，数据平台标准化。一次数字化体现为电子式互感器和智能开关；二次网络化体现为二次设备通过网络实现对上和对下通信链接；数据平台标准化体现为DL/T860协议。
1.4 智能变电站
先进、可靠、集成和环保是智能变电站的优点，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、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。智能变电站是数字化变电站整体技术的传承产物，但是智能变电站的智能单元增加了一次设备的在线状态监测功能，站控层采用的是统一服务接口与电力数据网相连接。
电网发展的必然趋势就是智能电网。电网中最重要的是数据采集点和命令执行单元，智能电网的重要组成部分就是智能变电站，也是未来变电站的建设方向，其发展水平将直接影响到我国智能电网发展建设的整体高度。
2 继电保护装置
2.1 继电保护
在变电站中，继电保护是一项必不可少的技术，电力系统的稳定运行与其密切相关。当系统中发生故障或有危机安全运行的情况，继电保护就是其对策的自动化措施。在此项技术的发展历程中，其主要设备原件是带有触点的继电器，所以顾名思义便有了继电保护的存在。
2.2 继电保护装置四“性”要求
对于变电站内的继电保护装置来说，满足规定工作逻辑的大前提必须先做到四“性”要求，分别是可靠性、选择性、灵敏性及速动性。四“性”之间紧密联系，既矛盾又统一。
3 站域保护
3.1 站域保护技术开发和研究
站域保护主要是将全站不同电压等级之间的保护、安全自动装置、安稳装置、测控、计量等系列设备集成优化在一套设备里，通过这套装置，对全站的设备进行集中式管理、控制。同时装置各个功能独立、并列运行，相互间可数据共享，但主功能保持相对独立。智能站站域保护现阶段主要实现了对110kV及以下电压等级的保护装置单重化配置功能性能提升；站内安全自动装置功能优化整合；备自投、低频低压减载、过负荷联切；作为广域保护的控制子站，对上实现站域信息采集，传输，对下实现控制命令执行。根据采集数据质量、控制实时性要求，在同一平面内进行跨专业、跨间隔的整合。将其分为两类：调度监控和紧急控制分别进行整合。
3.2 站域保护优点及用途
变电站的备自投、线路、主变和母差等，是集成于站域保护装置的。此保护可通过一套装置实现原来十多套独立式保护装置的功能，与传统的保护装置相比较而言，极大地减少了保护配置成本。另外，此保护数据获取采用光纤直连，跳闸采用网络出口。这种方式使电缆排布大量减少，并且接线简单方便，使安装效率得到了极大的提高。
站域保护还可作为一个控制子站接入广域保护系统，不但能和广域保护系统配合保护区域电网安全，而且能保护全站电力设备。
以上所说的站域保护功能的实现有一个大的前提条件，那就是需要一个可以获取全站设备状态信息的数据平台且数据是实时交换。这就不得不提到智能站的过程层通讯手段，其信息的数字化及网络化成为站域保护能够采集站内所有设备实时运行信息的保障。
现阶段，站域保护在实际现场的保护控制中主要有以下功能配置：110kV线路保护配置三段式距离、零序保护，重合闸功能；110kV分段保护配置过流保护及母线充电保护功能；110kV断路器失灵保护按母线段配置，由间隔过电流启动接点加相应间隔的保护动作接点启动断路器失灵保护，并经电压闭锁出口跳闸相邻断路器；10kV简易母线保护按母线段配置，每段10kV母线配一套简易母线保护模块。闭锁元件动作逻辑由就地级保护完成后以通过站控层GOOSE方式发给本装置。10kV还配置低频低压减载功能。
3.3 站域保护现场应用案列
3.3.1 2011年12月8日上午11时，随着一声清脆的开关合闸声音，嘉兴110kV新生智能变电站站域保护备自投功能带负荷拉合试验顺利完成。这标志着浙江省首套站域保护带负荷试验全部完成，由四方股份负责开发的智能变电站站域保护CSC-133E成功投入运行。
3.3.2 2013年北京220kV未来城站设置1套站域保护控制系统，其中一台装置完成110kV线路后备距离的冗余保护；另一台装置实现110kV母线失灵保护、110kV母联保护、10kV低周低压减载、10kV简易母线差动保护功能。装置组屏安装于二次设备室内。
站域保护采样值、跳闸采用网采网跳方式，装置分别接入过程层网络和站控层网络，支持SV与GOOSE共网；保护及控制命令不经就地保护、测控装置直接作用于智能终端；通过增加网口数量分摊数据流量，并行处理数据；并配置用于广域通信的独立接口。
4 结语
全球能源发展的今天，以电为中心转变能源开发利用方式成为主要战略方向，大力发展智能电网势在必行。智能电网建设步伐的加快对继电保护装置理论技术提出了更高的要求，研究智能变电站站域保护无疑将具有更为重要的意义。智能变电站内的站域保护在保护网络中获取多源冗余信息量的基础上，还可从变电站内部的全局角度上实现综合分析及故障处理，这是对传统继电保护装置性能的大幅度提升，并能够在未来的智能变电站内作为广域保护系统的控制子站而存在，是未来继电保护技术发展的主要方向。相信随着智能电网技术不断成熟，变电站继电保护装置类型及理念的不断革新，广域保护及站域保护将成为未来智能变电站保护装置的中流砥柱。
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