智能變電站繼電保護(hù)安全措施及其可視化技術(shù)研究

國網(wǎng)江西省電力公司檢修分公司 鄧哲林 李 俊 鐘文慧 劉 威

智能變電站繼電保護(hù)安全措施及其可視化技術(shù)研究

國網(wǎng)江西省電力公司檢修分公司 鄧哲林 李 俊 鐘文慧 劉 威

伴隨著我國社會經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的全速發(fā)展進(jìn)步，人們在電力方面的需求量也在不斷攀升，這也使得國家電網(wǎng)的負(fù)荷進(jìn)一步加大。作為電網(wǎng)中必不可缺的一項組成部分，變電站對電力供應(yīng)有著重要的影響意義，尤其是在科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的今天，變電站和電網(wǎng)已經(jīng)基本實現(xiàn)智能化。事實證明，智能變電站對電力供應(yīng)效率有著良好的促進(jìn)作用，因此本文將結(jié)合智能變電站的簡要概述，重點研究智能變電站繼電保護(hù)安全措施以及可視化技術(shù)，以便能夠幫助智能變電站實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

智能變電站；繼電保護(hù)；安全措施；可視化技術(shù)

引言

在傳統(tǒng)的變電站當(dāng)中主要是通過繼電形式完成安全保護(hù)，而智能變電站則徹底突破了傳統(tǒng)直流控制回路的限制，使用光纖網(wǎng)絡(luò)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電形式，此種方式不僅具備良好的絕緣性和抗干擾性，還能有效避免由于接線口出現(xiàn)松動而產(chǎn)生的開路問題。而智能變電站中繼保安全措施尤其重要，但檢修人員一般對其虛擬化無所適從，因此本文將對智能變電站繼電保護(hù)安全措施以及可視化技術(shù)進(jìn)行簡要分析研究。

一、智能變電站簡述

智能變電站屬于當(dāng)前比較先進(jìn)的一種變電形式，將推動全站信息實現(xiàn)信息化、推動通信平臺實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、帶領(lǐng)信息共享實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，在安全可靠、高效的基礎(chǔ)下順利完成采集和控制信息等多種功能[1]。按照具體的功能進(jìn)行劃分，智能變電站主要由過程層、站控層以及間隔層組合而成。其中以智能組件以及一次設(shè)備作為過程層的主要構(gòu)成元素，而智能組件又主要是以合并單元、智能設(shè)備以及相關(guān)終端組合而成，負(fù)責(zé)幫助智能變電站完成電能的傳輸與分配。而在間隔層當(dāng)中主要負(fù)責(zé)檢測和控制職能變電站中的各種設(shè)備，以實現(xiàn)智能組件能夠在此環(huán)節(jié)實現(xiàn)交互通信、輸入輸出等功能[1]。在站控層當(dāng)中主要由通信設(shè)備、控制系統(tǒng)以其他子系統(tǒng)構(gòu)成，負(fù)責(zé)測量和控制智能變電站當(dāng)中的全部數(shù)據(jù)，并確保管理工作的順利進(jìn)行。

二、智能變電站繼電保護(hù)安全措施

智能電網(wǎng)中最為關(guān)鍵的組成部分就是智能變電站中的繼電保護(hù)設(shè)備，在確保繼電保護(hù)設(shè)備具有靈敏性、選擇性、速度性以及可靠性的基礎(chǔ)下，可以將配置細(xì)分成過程層以及變電站層。其中在過程層設(shè)備當(dāng)中以一次設(shè)備獨立配置主保護(hù)為主，在一次設(shè)備周圍放置智能終端以及合并單元，使其能夠融為一體從而通過合并單元實現(xiàn)繼電保護(hù)。

（一）線路保護(hù)

在智能變電站當(dāng)中通過對計算機信息技術(shù)、在線監(jiān)測技術(shù)、傳感測量技術(shù)等進(jìn)行充分合理運用之后，能夠有效實現(xiàn)對變電站的智能化操作控制，這也是智能變電站與普通變電站之間最主要的區(qū)別。而保護(hù)線路安全方面主要以使用電子式互感器以及傳統(tǒng)互感器相結(jié)合的方式，同時還包括合并單元缺陷以及線路保護(hù)裝置缺陷[2]。其中電子互感器是一種傳感設(shè)備，互感器中融合了大量的先進(jìn)技術(shù)可以完成實時監(jiān)測在電力傳輸線路中的電壓與電流，并獲取相應(yīng)信息。在保護(hù)母線是主要以退出GOOSE操作為主，實現(xiàn)對線路和智能終端的保護(hù)。因此在合并單元并且打開回路之后，將直接退出軟壓板操作，通過輸入光纖并取下線路用于保護(hù)背板SV。

（二）主變保護(hù)

主變保護(hù)安全措施與線路保護(hù)安全措施有重合部分，即均需要使用電子互感器以及傳統(tǒng)互感器，而在主變保護(hù)當(dāng)中還需要進(jìn)行檢修校驗以及某側(cè)合并單元缺陷。在主變保護(hù)缺陷方面則需要額外進(jìn)行保護(hù)功能試驗。智能變電站的繼電保護(hù)其實就是通過靠近被保護(hù)設(shè)備縮短與之距離，從而實現(xiàn)就地化布置保護(hù)裝置。在堅持電纜采樣、電纜跳閘的原則，在GOOSE網(wǎng)絡(luò)的幫助下充分發(fā)揮出聯(lián)閉鎖功能，使用電纜采樣的方式保護(hù)裝置，能夠減少對外部時鐘的依賴，從而使得就地間隔層保護(hù)更加可靠；而在使用電纜跳閘的過程當(dāng)中則有效保護(hù)速動性，同時聯(lián)閉鎖功能也使得信息共享優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，因此無論是過程層、站控層網(wǎng)絡(luò)還是其他系統(tǒng)發(fā)生故障之后，就地間隔層的主保護(hù)性能依舊不受影響。

（三）母線保護(hù)

所謂的母線保護(hù)具體來說，指的就是跨統(tǒng)一電壓等級的多間隔保護(hù)設(shè)備，尤其是在適應(yīng)間隔功能就地化布置方面，需要使用分布式母線保護(hù)安全措施。通常情況下主要由主機和從機構(gòu)成，在母線保護(hù)當(dāng)中分別由三個單元構(gòu)成，即主單元CU、間隔單元BU、數(shù)據(jù)匯集單元MU，其中主單元CU主要是借助MU即數(shù)據(jù)匯集單元對保護(hù)各個間隔采集的電流、電壓以及開關(guān)量數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行有效讀取，從而完成判別保護(hù)原理的工作[3]。而間隔單元本身為獨立裝置，能夠完成就地化安裝，其主要負(fù)責(zé)完成采集和預(yù)處理本間隔電流量，與此同時直接向主單元傳輸已經(jīng)完成A/D轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)；另外間隔單元還需要完成識別本間隔扎到位置、監(jiān)視開關(guān)位置等工作，并完成向主單元傳送位置信息的任務(wù)，在接收到主單元發(fā)出的動作指令之后自動保護(hù)開出跳閘操作箱。

（四）母聯(lián)保護(hù)

當(dāng)檢修位置正好和母聯(lián)開關(guān)處相重合時，設(shè)備則正處于停電狀態(tài)，此時保護(hù)母聯(lián)安全措施需要通過使用電子式互感器和傳統(tǒng)互感器，并且通過保護(hù)母聯(lián)、在智能終端處投入檢修壓板后退出GOOSE網(wǎng)絡(luò)并啟動失靈接收軟壓板，進(jìn)行基于母聯(lián)保護(hù)之下光纖輸入和電纜取下，之后將單元段合并同時打開CT與PT回路。如果檢修位置與母聯(lián)開關(guān)處相重合時，而設(shè)備并未處于停電狀態(tài)，那么此時保護(hù)母聯(lián)安全措施則為合并單元缺點以及母聯(lián)保護(hù)裝置缺點，值得注意的是在此環(huán)節(jié)當(dāng)中需要做好保護(hù)功能試驗。

三、智能變電站繼電保護(hù)可視化技術(shù)

（一）確認(rèn)檢修狀態(tài)的機制

鑒于在智能變電站繼電保護(hù)安全措施當(dāng)中，與原有硬壓板相比，GOOSE發(fā)送和接收軟壓板、檢修壓板以及其他新型隔離技術(shù)存在不直觀、易漏投退等各種二樣的問題，因此需要通過在GOOSE當(dāng)中增加安全措施確認(rèn)機制，以完成對現(xiàn)場檢修工作中安全措施實施情況的有效確認(rèn)[4]。通常情況下可以通過第三方完成確認(rèn)或者是通過修改程序，以及接收方裝置增加確認(rèn)檢修狀態(tài)的功能達(dá)到這一目的。考慮到增加接收方確認(rèn)機制往往需要對大量修改相關(guān)裝置設(shè)計，因此筆者認(rèn)為可以使用網(wǎng)絡(luò)報文分析儀等裝置設(shè)置用以完成對安全措施的及時確認(rèn)。

（二）可視化安全措施回路

在確保智能變電站正常運行的情況下，安全措施回路負(fù)責(zé)使用圖形化的方式，直觀形象地展示出保護(hù)裝置檢修壓板的狀態(tài)，以及幫助GOOSE接收和發(fā)送壓板狀態(tài)等內(nèi)容。從而有效幫助運維人員降低理解和掌握智能變電站情況的難度，進(jìn)一步提升保護(hù)系統(tǒng)檢修工作效率和工作質(zhì)量。因此筆者認(rèn)為需要盡快建立健全可以實時監(jiān)測智能變電站繼電保護(hù)狀態(tài)的可視化系統(tǒng)，并且通過與智能變電站當(dāng)中的網(wǎng)絡(luò)報文分析儀、錄波信息、監(jiān)控系統(tǒng)信息以及保護(hù)邏輯樹信息等多種信息源相互融合，從而真正實現(xiàn)裝置當(dāng)中內(nèi)部信息、控制回路、安全措施回路的可視化[5]。

四、結(jié)束語

總而言之，在整個電力系統(tǒng)當(dāng)中智能變電站的重要性不言而喻，對整個電網(wǎng)的智能化也起到積極的促進(jìn)作用。與此同時，確保智能變電站繼電保護(hù)安全也已經(jīng)成為了變電站建設(shè)管理工作中的一項重要工作內(nèi)容，甚至在一定程度上影響著智能變電站的長遠(yuǎn)發(fā)展。因此本文通過對智能變電站的具體結(jié)構(gòu)等內(nèi)容進(jìn)行簡單介紹，分別從線路保護(hù)、主變保護(hù)、母線保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)出發(fā)，著重研究了智能變電站繼電保護(hù)的具體安全措施以及可視化技術(shù)，希望能夠為智能變電站實現(xiàn)長久、安全、穩(wěn)定運行提供必要的幫助。參考文獻(xiàn)

[1]孫志鵬.智能變電站安全措施及其可視化技術(shù)研究[D].華北電力大學(xué),2014.

[2]李磊，趙夢露.智能變電站安全措施及其可視化技術(shù)研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2016,25:141-142.

[3]孫志鵬,陳曉剛,葉剛進(jìn),張輝.智能變電站繼電保護(hù)安全措施技術(shù)及可視化研究[J].電工技術(shù),2014,04:19-21.

[4]侯偉宏,裘愉濤,吳振杰,吳靖.智能變電站繼電保護(hù)安全措施研究[J].中國電力,2014,09:143-148.

[5]李穎毅,盛海華.智能變電站繼電保護(hù)多維度管控方法研究與實踐[A].軟實力與現(xiàn)代化管理實踐——2015全國電力行業(yè)企業(yè)管理創(chuàng)新論文大賽獲獎?wù)撐腫C].2015:2.