智能變電站故障對繼電保護的影響分析

郭曉軍

（山西省電力公司呂梁供電公司，呂梁 033000）

智能變電站的運行結構與傳統(tǒng)變電站存在很大的差異，目前我國的智能變電站運行結構主要包括了智能變壓器、合并單元（MU）、電氣開關、監(jiān)控系統(tǒng)與保護系統(tǒng)等。隨著智能變電站建設技術的不斷發(fā)展，在二次變電系統(tǒng)應用時，光纖技術取代了傳統(tǒng)的電纜設備，而數(shù)字模擬信號取代了電壓與電流的數(shù)據(jù)監(jiān)測工作，保護系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的工作內容由合并單元進行了取代。而隨著技術的革新，智能變電站對時間同步系統(tǒng)提高了更加嚴格的工作要求。

1 時間同步系統(tǒng)故障與繼電保護的關系分析

在變電站運行的時候，主要采取整群抽樣的方式，確保出繼電保護設備與其他電力設備之間的時間誤差。為了獲取準確的電力運行參數(shù)，可以根據(jù)脈沖對應的TV與TA進行二次數(shù)據(jù)的采集，從而確保采集數(shù)據(jù)的真實性與可靠性。

在時間同步系統(tǒng)運行的時候，主要采取電子互感器進行數(shù)據(jù)的采集，然后利用保護系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模塊轉化，最后將實際的工作數(shù)據(jù)反饋到合并單元。在智能變電站運行的時候，每一個電子互感器都是獨立運行，以確定數(shù)據(jù)采集的準確性。由于沒有進行系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，因此一次與二次的變電數(shù)據(jù)信息，在系統(tǒng)傳輸?shù)臅r候，存在一定的時間延誤，而該時間延誤的問題會影響到繼電保護工作的可靠性[1]。在進行二次變電數(shù)據(jù)處理的時候，不能直接使用自動系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)信息，為了避免出現(xiàn)時間同步的故障，需要發(fā)揮出高精度時鐘的作用，確保合并單元的數(shù)據(jù)信息可以實現(xiàn)同步傳輸，保證合并單元的處理工作質量。目前智能變電站中的繼電保護系統(tǒng)已經(jīng)裝置了高精度時鐘，以確保繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2 智能變電站時間同步系統(tǒng)故障對繼電保護工作的實際影響研究

2.1 研究案例概述

我國陜西省西安市的一處智能變電站，出現(xiàn)了繼電保護系統(tǒng)的 工 作 故 障。在2018 年12 月28 日18 時19 分24 秒，110kV 的 電力系統(tǒng)在合并單元的調控下，與1號的主變高壓合并單元出現(xiàn)了時間的誤差。在5秒鐘之后，2號的主變高壓合并單元與電力系統(tǒng)也出現(xiàn)了時間的誤差。在1秒鐘之后，所有的合并單元時間恢復了同步。在2018年12月28日18時19分34.824秒的時候，2號的主變高壓側與合并單元B 恢復了時間同步。在2018年12月28日18時19分34.891秒的時候，2號變壓器啟動了繼電保護系統(tǒng)，執(zhí)行了開關三側跳閘的工作指令。在故障發(fā)生之后相關的工作人員立即對智能變電站的合并單元與繼電保護系統(tǒng)進行了全面系統(tǒng)的檢測，最后發(fā)現(xiàn)合并單元沒有故障，初步判定是由于時間同步系統(tǒng)出現(xiàn)了故障進而影響到了繼電保護系統(tǒng)[2]。

2.2 智能變電站時間同步系統(tǒng)故障對繼電保護系統(tǒng)的實際影響分析

智能變電站中的時間同步系統(tǒng)，可以為電力系統(tǒng)的所有電力設備提供準確的時間與工作指令信息，如電力調度的自動化處理工作、繼電保護裝置、雷電定位系統(tǒng)等，上述案例中智能變電站的時間同步系統(tǒng)工作連接如下圖所示。

智能變電站的接線方式圖

上圖中與GPS 時鐘連接的擴展設備主要有：2號主變高壓合并單元A/B、2號低壓變壓器的合并單元A/B、1號變壓器的合并單元B 和110kV 電力系統(tǒng)母線合并單元A[3]。

在智能變電站的羅盤時鐘擴展連接的設備主要有：2號主變高壓合并單元A/B、110kV 母線合并單元B、110kV 電力系統(tǒng)的分段合并單元、1號變壓器的合并單元A。

當該智能變電站的工作恢復正常之后，在標準的工作環(huán)境下，進行時間同步系統(tǒng)與繼電保護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。通過合并單元對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行每秒4000次的精準采集，從0到3999次進行數(shù)據(jù)的整理分析。當時間同步的脈沖信號達到之后，合并單元的采集進行歸零且重新采集[4]。具體采集的數(shù)據(jù)信息如下圖所示。

2號合并單元A的采集數(shù)據(jù)信息

在該智能變電站運行的過程中110kV 母線合并單元、1號合并單元A、2號合并單元B 等，都出現(xiàn)了時間不同步的問題。在實驗的時候發(fā)現(xiàn)了相關設備出現(xiàn)了時間同步丟失、計數(shù)跳變、時間同步恢復、時間丟失、時間同步，出現(xiàn)了一定頻率的循環(huán)。雖然其中的跳頻都是705幀，但是時間同步丟失與恢復的間隔差距不同。

通過實驗數(shù)據(jù)分析可知，2號的主變壓器合并單元沒有發(fā)揮出繼電保護系統(tǒng)的作用。在羅盤時鐘系統(tǒng)失去了衛(wèi)星信號的時候，由于電力系統(tǒng)無法快速的切換到GPS 時鐘，從而造成了時間同步系統(tǒng)的故障[5]。

2.3 時間同步系統(tǒng)故障的控制分析

通過對案例的分析可知，故障的發(fā)生主要是因為主變壓器的繼電保護系統(tǒng)沒有發(fā)揮出相關的工作效能，當三方的時間數(shù)據(jù)不一致時，誤動保護裝置不能快速的鎖定故障，從而使得繼電保護設備失去了工作價值。而出現(xiàn)時間同步丟失的原因，也有可能是羅盤信號出現(xiàn)故障時，電力系統(tǒng)無法快速的將時間控制切換到GPS 系統(tǒng)當中，從而使得一些電力系統(tǒng)的合并單元出現(xiàn)了工作誤判，導致了時間同步丟失的問題。要很好的解決此類問題，在智能變電站同步時間系統(tǒng)設計的時候，需要對GPS 時鐘與羅盤時鐘進行很好的優(yōu)化調整，提高兩者的協(xié)同性，以保障電力系統(tǒng)時間的統(tǒng)一性與穩(wěn)定性。

3 結束語

綜上所述，在智能變電站運行的時候，出現(xiàn)的時間不同步故障間接的影響到了繼電保護的工作可靠性，在今后智能變電站建設的時候，需要不斷的優(yōu)化論證系統(tǒng)運行的可行性，提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。