數(shù)字化變電站二次保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究

(國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司廊坊供電公司 河北 廊坊 065000)

引言

在當(dāng)前信息化社會(huì)的背景下，我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)在不斷的進(jìn)行改革各創(chuàng)新，變電站系統(tǒng)也逐漸變得更加智能化，隨著相關(guān)科技的不斷發(fā)展，變電站智能化的發(fā)展速度也原來越快，同時(shí)對(duì)變電站的數(shù)字化要求也逐漸提高。隨著電網(wǎng)負(fù)荷的不斷增加，電力系統(tǒng)的配電以及電網(wǎng)的維護(hù)和運(yùn)維等方面都面臨著一些問題，加強(qiáng)電力系統(tǒng)可靠性的研究，對(duì)保障變電站安全可靠輸送電力以及促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。數(shù)字化變電站作為電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)性設(shè)施，是保障電力系統(tǒng)安全可靠性的基本要求，對(duì)影響數(shù)字化變電站二次保護(hù)系統(tǒng)可靠性的因素進(jìn)行分析和研究，能夠使得二次保護(hù)系統(tǒng)在充分發(fā)揮作用的同時(shí)，也能夠很好的保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。

一、數(shù)字化變電站體系結(jié)構(gòu)以及電力系統(tǒng)相關(guān)概念

(一)數(shù)字化變電站體系結(jié)構(gòu)

與傳統(tǒng)變電站二次保護(hù)系統(tǒng)相比，數(shù)字化變電站的二次保護(hù)系統(tǒng)是一種自動(dòng)化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是由站控層、間隔層以及過程層等三個(gè)層面組成，其中比較不同的一點(diǎn)是，數(shù)字化變電站的二次保護(hù)系統(tǒng)中的過程層的設(shè)備構(gòu)成與傳統(tǒng)變電站不同。數(shù)字化變電站二次保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 數(shù)字化變電站二次保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

雖然數(shù)字化變電站二次保護(hù)系統(tǒng)的功能及外部特征與傳統(tǒng)變電站相似，但二者實(shí)現(xiàn)的途徑卻存在著較大的不同。數(shù)字化變電站中電氣量的相關(guān)信息的輸出，主要是電流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)的，其IED是依據(jù)電力系統(tǒng)的相關(guān)信息來進(jìn)行統(tǒng)一建模的，減少了在信息交流上的障礙，使得IED系統(tǒng)之間能夠更加可靠、便捷地通過網(wǎng)絡(luò)通信形式進(jìn)行信息交流，數(shù)字化變電站在運(yùn)行操作的過程中，其網(wǎng)絡(luò)通信是以信息報(bào)文的方式實(shí)現(xiàn)的。

(二)電力系統(tǒng)的相關(guān)概念

在電力系統(tǒng)中，數(shù)字化變電站二次保護(hù)系統(tǒng)是其中重要的組成部分。而電力系統(tǒng)的構(gòu)成中包括了復(fù)雜多樣的電氣電路和各種類型的設(shè)備端口，在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，其就容易受到多方面因素的影響，系統(tǒng)的正常運(yùn)行面臨著較大的挑戰(zhàn)。而數(shù)字化變電站的二次保護(hù)系統(tǒng)則是保證電力系統(tǒng)能夠可靠運(yùn)行的首要防線，通過對(duì)數(shù)字化變電站的二次保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行深入的研究，對(duì)保障整個(gè)電力系統(tǒng)的安全正常運(yùn)行具有重要的意義。

二、關(guān)于數(shù)字化變電站二次保護(hù)系統(tǒng)的可靠性研究

(一)數(shù)字化變電站的相關(guān)特點(diǎn)

數(shù)字化變電站主要是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備組成，在數(shù)字化變電站中，按照一系列的規(guī)范，可以共享或者互相操作智能電氣設(shè)備間的信息，從而實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化的變電站。數(shù)字化變電站各層次內(nèi)部之間的溝通是以高速網(wǎng)絡(luò)通信的方式來實(shí)現(xiàn)。在數(shù)字化變電站中，可以使用一系列的數(shù)字化測(cè)量對(duì)電氣量的指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并有效隔離一、二次系統(tǒng)，變電站的相關(guān)功能以及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議都得到了相應(yīng)的優(yōu)化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)及相關(guān)資源的共享。

(二)對(duì)變電站二次保護(hù)系統(tǒng)特點(diǎn)的分析

數(shù)字化變電站的二次保護(hù)系統(tǒng)與傳統(tǒng)相比進(jìn)行了創(chuàng)新改革，實(shí)現(xiàn)了許多新的功能，結(jié)構(gòu)組成也發(fā)生了很大的變化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享等，其主要特點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)。

(1)增加了較多的集控元件種類。在變電站不斷改革和創(chuàng)新的過程中，許多具有新功能的元件被應(yīng)用在二次保護(hù)系統(tǒng)中，新功能元件的使用極大促進(jìn)了二次系統(tǒng)的發(fā)展，使其操作起來更加簡(jiǎn)單、快捷，同時(shí)也提高了繼電保護(hù)裝置的安全與可靠性。

(2)具有更加復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。二次保護(hù)系統(tǒng)的傳輸方式發(fā)生了較大的改變，從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式逐漸變?yōu)橐蕴W(wǎng)傳輸模式。其單一的傳統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被交換機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)所取代，使得拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變得更加具有復(fù)雜性，而交換機(jī)的接線方式對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)中信息通路的可靠性有著直接性的影響。

(3)信息傳輸變得網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)報(bào)文系統(tǒng)的傳輸通信方式會(huì)受到多種因素的影響，而出現(xiàn)不可靠的特點(diǎn)，同時(shí)也對(duì)二次保護(hù)系統(tǒng)的可靠性造成了一定的威脅。在數(shù)字化變電站中采用了更加先進(jìn)的技術(shù)，比如VLAN分區(qū)域隔離技術(shù)、優(yōu)先級(jí)隊(duì)列技術(shù)等，從而能夠有效的保證系統(tǒng)中信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

(三)提高數(shù)字化變電站二次保護(hù)系統(tǒng)可靠性的策略

(1)要對(duì)硬件系統(tǒng)以及二次回路可靠性進(jìn)行加強(qiáng)，在數(shù)字化變電站二次保護(hù)系統(tǒng)中，許多新硬件設(shè)備都得到了的普及和應(yīng)用，從而需要更加可靠的系統(tǒng)，通過相關(guān)的研究來提高硬件系統(tǒng)和二次回路的可靠性，對(duì)保障整個(gè)變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

(2)在數(shù)字化變電站二次保護(hù)系統(tǒng)中，其光纖通信和系統(tǒng)通信的實(shí)現(xiàn)主要是基于以太網(wǎng)技術(shù)，加強(qiáng)了對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的軟件以及控制方法的相關(guān)要求，這就需要進(jìn)一步提高軟件系統(tǒng)的可靠性，。

(3)在數(shù)字化變電站二次保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，要提高人機(jī)交互操作的可靠性，這對(duì)保障二次保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要的作用。在進(jìn)行人機(jī)交互設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)人的生理、心理等情況進(jìn)行考慮，實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)設(shè)備的各個(gè)參數(shù)，此外還要具有一定的備件，保證二次保護(hù)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

三、總結(jié)

綜上所述，在我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)不斷深化改革的過程中，變電站也朝著數(shù)字化、智能化深度發(fā)展，變電站二次保護(hù)系統(tǒng)也變得越來越復(fù)雜。通過對(duì)變電站二次保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行研究，對(duì)電力系統(tǒng)的正常配電以及安全穩(wěn)定運(yùn)行都具有重要的意義。