智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究

楊民凱 武光升 徐慶忠

國網(wǎng)山東省電力公司沂水縣供電公司

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究

楊民凱 武光升 徐慶忠

國網(wǎng)山東省電力公司沂水縣供電公司

基于智能變電站系統(tǒng)傳輸結(jié)構(gòu)和形式設(shè)計(jì)的特殊性，在系統(tǒng)分析階段，需要考慮不同組件形式的具體要求，確保光纖的施工質(zhì)量。智能變電站的保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍比較廣，可以采用可靠性建模的設(shè)計(jì)形式，及時(shí)分析不同的信息形式。本文主要分析智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性。

智能變電站；繼電保護(hù)；可靠性

1、智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的架構(gòu)

通過分析，我們可以得知，智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)，其架構(gòu)主要包括兩個(gè)部分，即：層次化保護(hù)體系、一體化監(jiān)控系統(tǒng)。如若對(duì)兩個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)地分析，則具體如下：第一，層次化保護(hù)體系，又包括：就地級(jí)的繼電保護(hù)裝置、站域級(jí)的保護(hù)與控制、廣域級(jí)的保護(hù)與控制。其中，就地級(jí)的繼電保護(hù)裝置由就地化的線路保護(hù)、集成性的智能終端共同組成。就地化保護(hù)能夠與電氣進(jìn)行直接聯(lián)系，不完全依賴于網(wǎng)絡(luò)，因此其可靠性完全不低于傳統(tǒng)水平，也就充分的保證了繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性；地域級(jí)的繼電保護(hù)則由站域保護(hù)、站域級(jí)保護(hù)管控共同組成，其中站域級(jí)管控又具備著保信子站、配置文件管控、二次狀態(tài)監(jiān)測(cè)、智能診斷、可視化分析等功能。保護(hù)管控不僅是一個(gè)子系統(tǒng)，還包含著多個(gè)物理設(shè)備，而繼電保護(hù)系統(tǒng)功能則可以在不同的物理設(shè)備中得到靈活的配置，從而提高可靠性。第二，一體化監(jiān)控系統(tǒng)不需要對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行直接地訪問，只需要通過管理機(jī)就能夠獲得保護(hù)數(shù)據(jù)。同時(shí)，監(jiān)控MMS網(wǎng)和保護(hù)MMS是相互分開的，所以在界面的管理上也更加清晰，即可分開管理也可集中管理。

2、智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性

2.1 變壓器保護(hù)措施

提升變壓器保護(hù)的可靠性對(duì)于保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行有著重要的作用。通常采用比率制動(dòng)原理、二次諧波制動(dòng)原理等來實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)穩(wěn)定性的加強(qiáng)，在智能變電站中，隨著智能技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，基于小波理論的差動(dòng)保護(hù)、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理的差動(dòng)保護(hù)都能夠有效提升主設(shè)備保護(hù)的靈敏度和對(duì)故障的鑒別能力，但就目前來看，這些技術(shù)還不甚成熟。微機(jī)保護(hù)有著較好的優(yōu)越性，且技術(shù)相對(duì)成熟，其記憶能力和處理能力十分強(qiáng)大，集成了保護(hù)、測(cè)控以及錄波等眾多功能，通過網(wǎng)絡(luò)接口能夠?qū)⒃O(shè)備狀態(tài)、錄波數(shù)據(jù)以及保護(hù)數(shù)據(jù)等及時(shí)上傳，實(shí)時(shí)對(duì)保護(hù)動(dòng)作情況及參數(shù)相關(guān)變化進(jìn)行顯示，可以根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)某一功能的及時(shí)投退或?qū)崿F(xiàn)對(duì)相關(guān)定值的修改，這對(duì)于提升變壓器保護(hù)的可靠性有著重要的意義。

2.2 過程層繼電保護(hù)可靠性提升措施

過程層繼電保護(hù)主要是對(duì)電力系統(tǒng)母線、配電線路、變壓器等的保護(hù)，其能夠保證電網(wǎng)運(yùn)行安全，降低風(fēng)險(xiǎn)。在過程層繼電保護(hù)中，保護(hù)定值不會(huì)出現(xiàn)變化，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩的時(shí)候，保護(hù)定值穩(wěn)定，系統(tǒng)會(huì)維持一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，從而保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。但需要注意的是，在應(yīng)用大量一次設(shè)備的過程中，對(duì)硬件與開關(guān)的分離是十分必要的，這能夠保證硬件與開關(guān)的獨(dú)立性，提升對(duì)母線以及配電線路的保護(hù)作用。應(yīng)當(dāng)采用多段線路保護(hù)來定義智能變電站母線和變壓器保護(hù)，實(shí)施通過不采樣并加強(qiáng)采樣調(diào)整，保證采樣數(shù)據(jù)的真實(shí)性、適應(yīng)性和可靠性，以此來提升過程層繼電保護(hù)的可靠性。

2.3 系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

結(jié)合ICE61850標(biāo)準(zhǔn)能夠設(shè)計(jì)出新的網(wǎng)絡(luò)作為過程層網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)了智能變電站中繼電保護(hù)的可靠性和安全性。此外，傳統(tǒng)變電站每一個(gè)二級(jí)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)都會(huì)存在冗余，智能變電站可以利用統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集的方法，有效保證了數(shù)據(jù)元的統(tǒng)一，打破了二次專業(yè)壁壘，從而形成了以繼電保護(hù)為核心的二次專業(yè)結(jié)構(gòu)體系和新的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，有效避免了數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)冗余，降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的延時(shí)，從而提升繼電保護(hù)的可靠性。

2.4 線路保護(hù)可靠性分析

與傳統(tǒng)的線路形式相比，可靠性軟件的具體應(yīng)用是比較重要的。如果傳統(tǒng)線路保護(hù)的電纜數(shù)量為20根，則要考慮到可靠性框圖的具體要求，而冗余線路的可靠性構(gòu)建在其中發(fā)揮著非常重要的作用。在智能變電站系統(tǒng)的應(yīng)用階段，必須有效分析可靠性線路系統(tǒng)，以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的后續(xù)要求。根據(jù)現(xiàn)有保護(hù)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)要求，在智能終端和交換機(jī)設(shè)計(jì)中，要及時(shí)分析可靠性指標(biāo)分析，滿足組網(wǎng)建設(shè)的模式要求。在同一個(gè)模式下，SV和GOOSE會(huì)直接影響共網(wǎng)傳輸系統(tǒng)。共網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式清晰、明確，要根據(jù)智能電子元件的要求及時(shí)分析和比對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

2.5 異常處理

應(yīng)當(dāng)針對(duì)各種設(shè)備的異常現(xiàn)象，全面分析異常信號(hào)和正常信息，以此來實(shí)現(xiàn)故障的診斷，及時(shí)修復(fù)異常設(shè)備。例如，在交流采樣出現(xiàn)異常的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對(duì)異常進(jìn)行判斷，看是數(shù)據(jù)跳變還是數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，進(jìn)而對(duì)插件芯片是否損壞、采集程序是否存在缺陷等進(jìn)行檢查，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)處理單元工作狀況以及軟件配置進(jìn)行檢查，以上這些診斷中，應(yīng)當(dāng)以典型故障特征狀態(tài)量為基礎(chǔ)，形成智能化分析和測(cè)試系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)異常之后，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)分析，并提出有效的處理措施和維修策略，從而保證繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

2.6 母線保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析

根據(jù)母線保護(hù)機(jī)制的具體要求，假設(shè)母線設(shè)計(jì)的電纜數(shù)量為100根，單套母線的設(shè)計(jì)必須考慮到相似結(jié)果的具體要求。同時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)采集模式與外部數(shù)據(jù)是同步的，所以，采用直接管理的形式分析電子設(shè)備數(shù)量、保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其母線設(shè)備等因素，最終確定合理的方案。由現(xiàn)有的分析結(jié)果可知，“直采直跳”的模式是保護(hù)方案的主要選擇，可以采用組網(wǎng)建設(shè)的方案實(shí)現(xiàn)分網(wǎng)傳輸。

總之，智能化變電站是由網(wǎng)絡(luò)組模式組成的，其本身就具有多樣化的特點(diǎn)。保護(hù)系統(tǒng)或者功能部件可以冗余配置，針對(duì)數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)的特殊性，在應(yīng)用階段，需要有效分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)和選擇方案，及時(shí)解決系統(tǒng)中存在的問題。針對(duì)數(shù)字化繼電保護(hù)系統(tǒng)的特殊性，在應(yīng)用時(shí)，工作人員要高度重視相關(guān)問題，及時(shí)分析系統(tǒng)信息，充分利用二端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有效配置模型，以滿足可靠性評(píng)價(jià)系統(tǒng)的具體要求。

[1]谷磊.智能變電站繼電保護(hù)可靠性研究[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2014.

[2]景琦.智能變電站繼電保護(hù)可靠性評(píng)估[D].華北電力大學(xué)，2015.