智能變電站變壓器差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究

摘要：隨著智能變電站應(yīng)用水平的逐漸發(fā)展進(jìn)步，智能變電站的結(jié)構(gòu)和功能得到了顯著的完善。但就目前情況來看，智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)仍然會(huì)受到多種外界因素的影響，在未來的發(fā)展過程中，仍然需要進(jìn)行更為深入的探討研究。本文對(duì)此進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：智能變電站;變壓器保護(hù)系統(tǒng);可靠性

一、變壓器保護(hù)系統(tǒng)模型分析

1.1傳統(tǒng)變壓器保護(hù)模型

在傳統(tǒng)的變電站保護(hù)系統(tǒng)模型當(dāng)中，互感器與一次設(shè)備皆通過電纜與變壓器保護(hù)系統(tǒng)、線路保護(hù)系統(tǒng)以及測(cè)控系統(tǒng)相連接。然而，連接的過程僅依靠單段電纜是難以實(shí)現(xiàn)的，連接電纜的數(shù)量多意味著連接所需要的接口更多，接線難度加大，且極其容易受到電磁干擾的影響。總體來說，傳統(tǒng)變壓器保護(hù)系統(tǒng)與系統(tǒng)的可靠性內(nèi)涵存在著一定的差異。傳統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)模型如圖1所示。

1.2智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)模型

可以將智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)中的保護(hù)裝置細(xì)分為主后備保護(hù)一體化變壓器保護(hù)裝置雙重化配置以及主、后備分離的單重配置兩個(gè)類型。在前者中，變壓器的高壓側(cè)以及低壓側(cè)通常分別采用單獨(dú)的智能終端來實(shí)現(xiàn)合并單元的雙重化。這樣的配置的優(yōu)勢(shì)性在于可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)主、后備兩個(gè)部分的保護(hù)功能，相對(duì)來說具有較高的可靠性。而缺陷則在于配置運(yùn)行與維護(hù)的成本明顯增加，為變電站帶來了更多的經(jīng)濟(jì)壓力，并且提高了過程層網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，因而，仍然有待完善。在主、后備分離的單重配置中，高壓側(cè)以及低壓側(cè)各分配一臺(tái)后備保護(hù)裝置，其中，對(duì)于高壓側(cè)的過程層需要配置一臺(tái)智能化的主保護(hù)以及后備保護(hù)合并單元，對(duì)于低壓側(cè)的過程層需要配置一臺(tái)與高壓層類似的合并單元，值得注意的是，該合并單元與智能終端同樣采取智能終端一體化的應(yīng)用方法。相對(duì)于前一種配置方案而言，后者所需的保護(hù)裝置更多，且過程層網(wǎng)絡(luò)涉及較多內(nèi)容，更為繁復(fù)錯(cuò)雜，雖具有一定的可靠性，但同樣存在著不完善的地方。

二、變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究

2.1直采網(wǎng)跳模式變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

在直采網(wǎng)跳變壓器差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)模型當(dāng)中，最大的問題就在于合并單元與互感器之間的連接雖然運(yùn)用了多根電纜，即便其中一根出現(xiàn)故障，整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)都難以發(fā)揮效用。假設(shè)在直往直跳模式中，同類的原件可靠性相同，且無需考慮元件間的共同作用，可以發(fā)現(xiàn)，采取交換機(jī)的冗余方式可以明顯提升變壓器差動(dòng)保護(hù)的可靠性，并且，故障修復(fù)時(shí)間與系統(tǒng)可靠性呈反比存在。

2.2網(wǎng)采網(wǎng)跳模式的變壓器系統(tǒng)可靠性分析

在網(wǎng)采網(wǎng)跳變壓器差動(dòng)保護(hù)模型中，合并單元與電流互感器之間經(jīng)由多根電纜連接，且電纜與電壓互感器的連接主要是用于采集三相電壓，智能終端中的電纜則與斷路器跳閘線圈相連。相對(duì)于直采網(wǎng)跳模式來說，網(wǎng)采網(wǎng)跳模式的誤差稍有降低。

2.3直采直跳模式的變壓器保護(hù)系統(tǒng)分析

就當(dāng)前情況來看，很多時(shí)候，人們所提及的智能終端一體化裝置實(shí)際上就是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的裝置聯(lián)合運(yùn)用，雖然功能和效果更為強(qiáng)大，但從本質(zhì)上看功能卻并未有所整合。通過對(duì)比，可以確定，直采直跳組網(wǎng)模式是三種組網(wǎng)模式中可靠性最高的一種，并且無需過多的利用交換機(jī)，一定程度上節(jié)約了智能變電站的構(gòu)建成本，更具應(yīng)用價(jià)值。

2.4交換機(jī)組網(wǎng)方式以及三類組網(wǎng)模式對(duì)比

容易對(duì)變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究造成影響的因素眾多，主要涉及總線性能以及組網(wǎng)關(guān)系等內(nèi)容。

通常情況下，智能變電站會(huì)采用雙母接線和現(xiàn)代化的一次設(shè)備，依靠電子式互感器來獲取數(shù)字量信息，然后再傳遞給合并單元，統(tǒng)一傳遞到保護(hù)裝置當(dāng)中，最后再充分利用智能終端來實(shí)現(xiàn)對(duì)于開關(guān)設(shè)備的控制。我們可以將智能變電站細(xì)分為過程層、間隔層以及站控層三層。具體來說，過程層涉及開關(guān)、斷路器、變壓器等設(shè)備，其運(yùn)行涉及到多個(gè)環(huán)節(jié)的工作，因此，在研究其可靠性時(shí)，需要充分考慮到傳輸介質(zhì)以及元件等內(nèi)容。在智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中，想要充分確保網(wǎng)絡(luò)的可靠性，不僅需要確保網(wǎng)絡(luò)的冗余度，同時(shí)也需要充分考慮到報(bào)文延時(shí)對(duì)于系統(tǒng)造成的影響。

另外，在智能變電站當(dāng)中時(shí)常會(huì)采用“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)。其中，在直采網(wǎng)跳模式下，一旦合并單元與互感器之間所連接的電纜出現(xiàn)互相，整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)都會(huì)失去其作用。在網(wǎng)采網(wǎng)跳模式下，合并單元與電流互感器之間的連接主要被用于采集三相電流。直采直跳模式實(shí)現(xiàn)合并導(dǎo)員以及智能終端的一體化。對(duì)比網(wǎng)采網(wǎng)跳、直采網(wǎng)跳變壓器保護(hù)系統(tǒng)方案以及直采直跳變壓器保護(hù)系統(tǒng)方案，直采直跳的可靠性更高，且報(bào)文傳輸可以直接進(jìn)行，省去了交換機(jī)設(shè)備的應(yīng)用所消耗的時(shí)間，不會(huì)對(duì)跳閘速動(dòng)性造成過多的影響，總體來說，可靠性較高。同時(shí)，合并單元與智能終端的融合有效節(jié)約了設(shè)備的占地面積，且無需受到布線繁雜、元件穩(wěn)定情況等外界因素的影響。值得一提的是，直采直跳變壓器保護(hù)系統(tǒng)方案省去了交換機(jī)轉(zhuǎn)換報(bào)文的時(shí)間，更具時(shí)效性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。

三、結(jié)語

隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的逐漸發(fā)展，智能變電站已經(jīng)成為了電網(wǎng)運(yùn)行過程中必不可少的一個(gè)重要部分。與傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)相比，智能變電站的優(yōu)勢(shì)更為明顯，智能變電站具有技術(shù)水平先進(jìn)、運(yùn)行成本低廉、后期維修便捷等特點(diǎn)。文章針對(duì)智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，從而為我國(guó)智能變電站的發(fā)展應(yīng)用提供一份堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張延輝.智能變電站同步對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案研究[D].北京：華北電力大學(xué)電力工程學(xué)院，2011.

[2]高翔，張沛超.數(shù)字化變電站主要技術(shù)特征和關(guān)鍵技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（23）：67-71.

[3]王超，王慧芳，張弛，等.數(shù)字化變電站機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性建模研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，41（3）：8-13.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司常州供電分公司）

作者簡(jiǎn)介：金琳（1989.08.12-）;性別：女;籍貫：江蘇常州;民族：漢族;學(xué)歷：本科;職稱：工程師：職務(wù)：變電站值班員：研究方向：變電運(yùn)行.智能變電站。