淺談35kV變電站的自動化繼電保護

楊寶華

摘 要：在電力系統(tǒng)中，變電站是十分重要的環(huán)節(jié)。將變電站與自動化技術相結合，可以實現(xiàn)變電站自動化運行。這對變電站中的繼電保護提出更高的要求。隨著繼電保護技術的不斷發(fā)展，繼電保護自動化勢在必行，為了提升其可靠性，就需要對繼電保護裝置進行改進。本文主要對35kV變電站的自動化繼電保護的應用與改造進行了探討。

關鍵詞：35kV變電站；自動化；繼電保護

自動化技術已經(jīng)在多個行業(yè)中嶄露頭角，發(fā)揮著重要的作用。目前，自動化技術在電力行業(yè)中的應用亦不容忽視。以變電站為例，自動化系統(tǒng)在應用變電站的過程中，自動化繼電保護成為人們關注的重點。繼電保護的好壞將直接關系到變電站能否正常、安全運行。由于繼電保護是基于自動化技術基礎之上，這就需要探討對自動化系統(tǒng)下繼電保護裝置的改進，從而真正提高變電站的安全系數(shù)。

一、繼電保護的概述

（1）繼電保護內涵。

在變電站運行的過程中，需要相應的保護裝置，從而保障變電站可以安全運行，即使發(fā)生事故也可以通過有效的裝置確保變電站與電氣設備安全運行，而這就是繼電保護的主要任務。作為一種自動裝置，繼電保護不僅可以有效保護供電系統(tǒng)和電氣設備的安全性與穩(wěn)定性，還可以對電力系統(tǒng)進行監(jiān)測，以信號報警的方式提醒故障，并通過自動化的方式排除故障。與此同時，繼電保護還可以對電力系統(tǒng)的運行狀況進行監(jiān)測，找到其存在的問題，一旦發(fā)生事故，就可以自動斷開電氣設備元件，實現(xiàn)對設備和電路的保護。繼電保護的特點就是自動、智能，對故障反應和處理十分迅速，一旦發(fā)現(xiàn)有異常的現(xiàn)象，就可以在實時監(jiān)測的過程中斷開斷路器，排查故障。繼電保護的基礎構造是電氣設備物理量的變化，基本要求為可靠性、靈敏性、選擇性以及速動性。

（2）繼電保護的發(fā)展。

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電保護隨機逐漸發(fā)展起來。20世紀初，繼電器開始廣泛應用于電力系統(tǒng)的保護，開創(chuàng)了繼電保護的歷史。自20世紀50年代以后的四十年里，繼電保護實現(xiàn)了從電磁式保護裝置到晶體管式繼電保護裝置、到集成電路繼電保護裝置、再到微機繼電保護裝置的改變。進入21世紀，繼電保護則隨著各種技術的發(fā)展而得到了進一步完善，與計算機、網(wǎng)絡技術的融合，使得繼電保護更加網(wǎng)絡化、一體化、智能化。

二、繼電保護的配置方案

繼電保護的配置通常有兩種方案，一是常規(guī)保護配置，二是集中式保護配置。

（1）常規(guī)保護配置。

常規(guī)保護配置方案主要是針對不同其保護對象進行配置，主要包括變壓器保護、饋線保護、母線保護、電容器保護等等。在原有的保護配置中，部分插件會通過更換，從而改進成以數(shù)據(jù)采集為主要方式的光纖通信接口和其他通信、光纖接口，原有裝置的交流量輸入插件、CPU插件的模擬量處理以及I/O接口都會進行相應的更換，充分實現(xiàn)繼電保護數(shù)字化。這就是常規(guī)保護配置方案。

（2）集中式保護配置。

集中式保護裝置主要是以光纖為基礎，基于IEC61850規(guī)約等一系列現(xiàn)代數(shù)字通信研發(fā)。該裝置是將保護和控制統(tǒng)籌整理，實現(xiàn)一體化管理，這樣就可以將變電站的所有信息進行整合，通過同一個計算機系統(tǒng)實現(xiàn)該配置的保護。集中式保護裝置方案具有較強的靈活性，一方面可以保護變電站及其許多設備，另一方面還可以實現(xiàn)良好的控制。

三、35kV變電站自動化繼電保護配置分析

35 kV變電站自動化繼電保護配置若要實現(xiàn)進一步改進，需要考慮設備選型，因為設備質量的好壞將直接關系到自動化繼電保護裝置是否可靠。對于35 kV變電站自動化繼電保護配置而言，其設備選型要考慮到保護、監(jiān)控與測控，實現(xiàn)對系統(tǒng)所有設備的控制，從而確保其功能的順利實現(xiàn)。

（1）采用先進主變壓器保護裝置。

為了實現(xiàn)繼電保護的配置選型合理，要采用先進的主變壓器保護裝置，尤其要對主保護與后保護被控裝置合理考慮，使其能夠實現(xiàn)遙控、遙信和遙測等功能。繼電保護裝置會對變電站進行有效保護，確保變電站可以安全運行。

（2）選用保護進線開關與聯(lián)絡開關的線路保護裝置 。

在繼電保護裝置的改進中，還要選擇保護進線開關與聯(lián)絡開關的線路保護裝置，這是因為繼電保護裝置不僅要實現(xiàn)一般的自動、智能化功能，還要實現(xiàn)接地保護、限過流保護以及過負載功能。

（3）采用保護電容器的保護裝置 。

要對電容器開展保護，一般會采取集中補償?shù)姆绞剑瑥倪^電壓保護以及饋線保護著手，實現(xiàn)電容器的正常、安全運行。

四、35 kV變電站的自動化繼電保護策略

（1）對設備質量進行嚴格控制。

設計裝置的時候，需要考慮到裝置的外部環(huán)境是否有所變化，環(huán)境條件是否可以滿足裝置的運行需求。不管是高溫還是低溫，干燥還是潮濕，這些類型的環(huán)境都需要確保裝置可正常工作。確定裝置的安全系數(shù)，考慮到不同環(huán)境下的運行結果都可以符合要求，因此安全系數(shù)一定要準確。為了實現(xiàn)自動化繼電保護，要對裝置進行標準化設計，不斷減少零部件，實現(xiàn)簡單的構造和結構，這樣就可以減少系統(tǒng)故障的概率。

（2）科學運用冗余技術。

作為一種針對系統(tǒng)的可靠性提升的專用技術，冗余技術的優(yōu)勢在于利用系統(tǒng)的并聯(lián)模型，繼而發(fā)揮出其效果。在繼電保護裝置中，要充分應用冗余資源，除了軟硬件之外，還有信息與時間的資源，這樣可以保證雙系統(tǒng)保障技術的實現(xiàn)。采用合理的冗余技術可以對電力系統(tǒng)的關鍵部分采取有效保護，對于其薄弱環(huán)節(jié)可以采取更加針對性的保護。

運用冗余技術，針對軟件系統(tǒng)好硬件系統(tǒng)可以采取有針對性的保護。從軟件系統(tǒng)角度來看，采用的冗余技術主要有信息保護技術、系統(tǒng)容錯技術以及防火墻技術，從而有效保護設備裝置。從硬件角度來看，建立冗余結構后，還要正確應用，利用復雜的編碼檢錯與增加信息位數(shù)進行信息冗余，對錯誤實現(xiàn)自動糾正。時間冗余是利用裝置的可預測特點，從而預測、檢測故障，并及時進行處理。科學運用冗余技術，實現(xiàn)軟件、硬件、信息、時間四者冗余的充分協(xié)調，就可以實現(xiàn)繼電保護裝置的安全運行。

（3）不斷提升軟件設計水平。

提升軟件設計的水平，可以提升軟件的可靠性。每一個軟件產(chǎn)品都應該具備在特定時間和條件下的功能，實現(xiàn)這種功能則需要在設計時充分考慮到用戶的需求，做到以人為本，實現(xiàn)簡單、方便的操作。為了提高運行效率，還要在設計時融入正確的算法與處理結構。編寫代碼時更要確保其合理，科學，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要及時糾正，從而避免發(fā)生不必要的問題。此外，還要不斷完善軟件系統(tǒng)的自我查詢和修復功能，提高軟件系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)軟件的正常運行。

（4）提高技術人員的綜合素質。

隨著繼電保護裝置的不斷發(fā)展，其技術也在與時俱進，對技術人員的素質提出了更高的要求。一方面要加大技術人員的培訓力度，提升其專業(yè)知識和專業(yè)技能，使其具備更高的綜合素質；另一方面要培養(yǎng)技術人員具備良好的職業(yè)道德和工作熱情，對工作認真負責，具有強烈的使命感，善于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

（5）定期做好檢查。

對繼電保護裝置開展定期檢查，一方面是找到存在的安全隱患，將問題扼殺在搖籃里；另一方面是減少臨時停電引起的保護裝置無法正常運行的狀況。要根據(jù)裝置的具體情況，對整個系統(tǒng)開展定期檢查，減少問題的發(fā)生。此外，在一到兩年之內，需要開展一次整組性試驗，方便繼電保護運行性能的穩(wěn)定發(fā)揮。在三到四年之內，則需要對關鍵部分的運行情況進行檢查，及時找到問題所在。

五、繼電保護的發(fā)展趨勢

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模日益擴大，繼電保護裝置也需要做到與時俱進。傳統(tǒng)的繼電保護裝置對于大面積停電事故無能為力，這就需要考慮到故障元件被繼電保護裝置排除后，系統(tǒng)所呈現(xiàn)的狀況和特征，從而在最短時間內恢復繼電保護的正常運行。繼電保護裝置的配置方案要考慮到相關設備的承變能力。

（1）計算機化。

隨著計算機硬件的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)則需要借助其強大的功能提高自身的功能。繼電保護裝置要具備強大的數(shù)據(jù)處理能力和通信能力，實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)共享，這就相當于一臺計算機所具備的功能。由此可見，繼電保護裝置正在邁向計算機化。

（2）網(wǎng)絡化。

在數(shù)據(jù)通信和計算機網(wǎng)絡如此發(fā)達的今天，信息傳播速度越來越快，也因此影響到繼電保護裝置。目前，除了差動保護和縱聯(lián)保護外，繼電保護裝置基本可以反應保護安裝處的電氣量。由于繼電保護的目的是找到故障元件，進行有效排查，因此，其作用不能僅限于切除故障和減小事故范圍，還要保證電力系統(tǒng)可以正常運行，不會出現(xiàn)大面積的停電事故。為了實現(xiàn)上述目的，就要實現(xiàn)每個保護單元可以共享整個系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)，包括故障數(shù)據(jù)，這樣才能實現(xiàn)裝置的協(xié)調動作，齊力確保電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。而這離不開計算機網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)保護裝置網(wǎng)絡化。

（3）智能化。

目前，電網(wǎng)已經(jīng)走進智能化時代，相應的，就會對繼電保護提出更高的要求。在智能電網(wǎng)中，包含著通信技術、信息技術和數(shù)字化技術，從而實現(xiàn)對關鍵設備的實施監(jiān)控，然后將獲得的數(shù)據(jù)進行收集和整理，這樣就可以對數(shù)據(jù)進行有效分析。對于繼電保護裝置而言，一方面要保護相應的運行信息，還要與其他設備的運行信息相關聯(lián)，實現(xiàn)對故障的準確識別和對故障的迅速隔離，避免更加嚴重的故障發(fā)生。

依托計算機技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)字技術和通信技術，繼電保護裝置可以發(fā)揮著如同計算機一樣的作用，不僅可以實現(xiàn)保護與控制，還能夠實現(xiàn)法測量和數(shù)據(jù)通信，可作為電力系統(tǒng)中的計算機網(wǎng)絡智能終端，并將其所獲得的任何信息數(shù)據(jù)加以智能分析和迅速判斷，還能夠將其保護的元件信息數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡控制中心和某一終端。

六、結語

綜上所述，本文主要探討了繼電保護裝置在35 kV變電站的應用和改進策略，旨在說明提高自動化繼電保護裝置的可靠性對于電力系統(tǒng)的正常運行具有很重要的作用。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和科學技術的不斷提高，繼電保護裝置將會越發(fā)先進，可靠，可以迅速排查故障，實現(xiàn)電力系統(tǒng)高效運行。

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