智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

王琳

國網(wǎng)湖南省電力有限公司婁底供電分公司 湖南婁底 417000

對于一般的變電站來說，在一次設(shè)備和二次設(shè)備相連的時候需運用數(shù)量眾多的電纜，再加之各生產(chǎn)企業(yè)保護設(shè)備不具有規(guī)范的通信格式，致使運維工作比較繁雜，所需資金較高[1]。伴隨全球能源數(shù)量的持續(xù)減少，電能作為一種能夠持續(xù)使用的對環(huán)境沒有污染的能源逐漸被人們所關(guān)注，伴隨社會的前進，人們對電能的依賴程度逐漸提高[2]。智能電力網(wǎng)絡(luò)中變電站是不可忽視的支撐點，整個電力網(wǎng)絡(luò)運行是否穩(wěn)健，從某個方面而言是變電站運行的穩(wěn)定性決定的，為此，在智能電網(wǎng)迅猛發(fā)展的大環(huán)境下，依托一次設(shè)備和二次設(shè)備有效融合的技術(shù)來轉(zhuǎn)變變電站創(chuàng)建和運維方式，建設(shè)變電站全壽命周期管控機制是將來的發(fā)展方向[3]。

1 智能變電站繼電保護技術(shù)重要性

在智能化變電站中，繼電保護外界條件產(chǎn)生了很大改變，因此需要繼電保護由“保護設(shè)備”轉(zhuǎn)變?yōu)閷ο到y(tǒng)進行保護。在智能變電站中如何改進提升繼電保護工藝，進而保證智能變電站的平穩(wěn)運行是該領(lǐng)域亟待處理的核心問題[4]。智能變電站中諸多技術(shù)均是基于常規(guī)變電站提升形成，變電站智能化、電子化的特點對于改進提升繼電保護技術(shù)特別關(guān)鍵，深入探究區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)的保護系統(tǒng)、站控層保護系統(tǒng)、間隔層保護系統(tǒng)是改進繼電保護技術(shù)的重要趨勢，智能變電站采用更加科學的光纜技術(shù)，因此給智能變電站繼電保護技術(shù)提升提出了更嚴格的標準。

2 智能變電站繼電保護技術(shù)優(yōu)化方案研究

2.1 就地化間隔保護功能

繼電保護裝設(shè)在被保護設(shè)施周圍，縮短和被保護設(shè)施的間距，把保護設(shè)施進行就地布設(shè)，此是將來發(fā)展的大形勢。事實表明，主后一體化的微機線路，依據(jù)被保護設(shè)備加以配備，為保證電網(wǎng)設(shè)施平穩(wěn)運行起著不可忽視的效能。

就地化布置保護裝置運用的是“電纜采樣、電纜跳閘”的方式，再輔以GOOSE網(wǎng)絡(luò)能夠達成連閉鎖效果。保護設(shè)備依托電纜采樣，達成保護效能時并不對外部時鐘產(chǎn)生依賴，保證了就地間隔層保護的穩(wěn)定性；依托電纜跳閘保證了保護的及時性；利用GOOSE網(wǎng)絡(luò)達成連閉鎖效果，讓IEC61850在信息聯(lián)通方面的優(yōu)勢得以全面發(fā)揮；無論是區(qū)域通信系統(tǒng)、過程層網(wǎng)絡(luò)或是站控層網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生問題均不會妨礙到就地間隔層主保護功能。

2.2 站域保護功能

站域保護綜合利用全站信息，可以很好的解決傳統(tǒng)后備保護只能夠得到單間隔開關(guān)量和電氣量信息、選擇性和靈敏性無法兼顧、后備保護動作時間太長等問題，此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)全站各自投、低周電壓減載、斷路器失靈等功能[5]。

2.3 廣域電網(wǎng)保護功能

對于區(qū)域電網(wǎng)保護而言，其主要解決電網(wǎng)運行過程中下面幾個方面的問題：

（1）后備保護整定運用的是逐級配合準則，致使動作時長比較長，若電力網(wǎng)絡(luò)的運行模式較為繁雜，便無法同時兼顧到靈敏度與選擇性；利用區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)信息可以讓后備保護設(shè)備進一步簡易，減少后備保護動作所需時長。

（2）繼電保護動作判斷依據(jù)。一般狀況下均是以當?shù)販y量信息為基礎(chǔ)，保護數(shù)值的確定均是先離線整定，難以有效滿足不斷變動的電力網(wǎng)絡(luò)運行模式；利用區(qū)域電網(wǎng)的數(shù)據(jù)可以有效辨識電力網(wǎng)絡(luò)的運行形態(tài)與拓撲架構(gòu)，進而改進后備保護定值。

（3）繼電保護系統(tǒng)的目的便是將出現(xiàn)問題的元件隔離，和安全智能設(shè)備間是相互不影響的，兩者間不存在協(xié)調(diào)關(guān)系，無需考量將問題元件隔離給電力網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運行帶來的不良影響；利用互聯(lián)網(wǎng)通信和區(qū)域信息可以讓區(qū)域保護和安全自動設(shè)備間實現(xiàn)有效協(xié)同，避免或許引發(fā)的電力網(wǎng)絡(luò)異常問題[6]。

2.4 各層保護協(xié)作關(guān)系

把電力網(wǎng)絡(luò)的繼電保護設(shè)施由各間隔“繼電保護設(shè)備”轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓞^(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)層、站域?qū)印⒕偷亻g隔層構(gòu)成的“繼電保護體系”以后，對于之前的依靠各間隔一同動作實現(xiàn)的保護性能，需科學的把其配置到三層保護體系內(nèi)，就地化間隔保護層實現(xiàn)對最末段的保護，站域保護層依托站域數(shù)據(jù)達成對變電站內(nèi)后備保護的改進，區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)依托站間數(shù)據(jù)達成變壓器和線路二段、三段后備保護的改進。

就地化間隔保護層無需區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、無需站域數(shù)據(jù)便能夠?qū)崿F(xiàn)保護效能，在穩(wěn)定性與獨立性方面十分突出，有效達成了“間隔效能自治”，基于現(xiàn)有保護加以優(yōu)化配備，僅留下反時限主保護和過流保護，能夠在一定程度上提高最末段保護的穩(wěn)定性，另外，為就地化間隔保護定值免整定創(chuàng)造了優(yōu)良環(huán)境。由于就地化間隔是基于單端電氣量后備保護提升形成，為此無法得到其配合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)數(shù)據(jù)，存在一定缺陷的地方，可運用站域與區(qū)域電網(wǎng)保護加以改進。

2.5 過程層繼電保護可靠性提升措施

通過保護變壓器，保護配電線路，保護電力系統(tǒng)母線3個方面達到保護過程層繼電的保護效果，使電網(wǎng)能夠有效避開風險安全運行。在保護繼電層的時候會出現(xiàn)恒定保護定并且會持續(xù)保持穩(wěn)定在發(fā)生電力系統(tǒng)振蕩的時候，維持電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行需要穩(wěn)定的平衡動態(tài)。在大量的使用一次設(shè)備的時候要非常注意分離開關(guān)和硬件，這是至關(guān)重要的，保證好開關(guān)與硬件的獨立性，整理優(yōu)化配電線和母線的保護功能。保護變壓器和智能變電站可以通過使用多段線路實施，不經(jīng)采樣但是強化采樣調(diào)整能得到最有效最真實最可靠最適應的采樣數(shù)據(jù)，從而加強保護層繼電的運行穩(wěn)定[7]。

繼電保護應用分析筆者結(jié)合自身的實踐經(jīng)驗，下面結(jié)合智能變電站具體事例進行分析，對繼電保護的調(diào)試方法進行詳細研究。

以某220kv線路保護裝置為中心進行通道檢測工作，利用先進的繼電保護校驗儀檢測出現(xiàn)的不正常狀況，在檢測線路保護情況以后，發(fā)覺保護設(shè)施內(nèi)沒有有關(guān)開入信息。對該些問題實施了具體且深入的剖析，最后明確了問題成因，首先是全面檢測了校驗儀61850配置，通過多次校驗以后發(fā)覺配置狀況不存在異常情況，不存在問題；其次，仔細查看光網(wǎng)口情況，發(fā)覺指示燈無異常，也就是連續(xù)閃爍，如此便得出硬件口不存在數(shù)據(jù)傳播方面異常的結(jié)論；最后，仔細檢查了模型文件配置，針對相關(guān)數(shù)據(jù)集進行了瀏覽檢查。在檢查線路2出口節(jié)點模型文件的時候，發(fā)現(xiàn)母差文件同和External Reference IED name 以 及 External signal IED name 具有非常高的一致性，然后對母差文件相關(guān)內(nèi)容實施了認真嚴格查看，最后發(fā)現(xiàn)模型出口處有兩個跳閘數(shù)據(jù)集是一樣的，這兩個跳閘數(shù)據(jù)集為dscGOOSE和dscG0OSE1。

基于此可得到結(jié)論：因為名稱不同致使GOOSE開入不正常。明確成因之后，詳細查看有關(guān)說明書，該種設(shè)施其保護裝置與其他設(shè)施比較有很大差異，有獨特要求，一方面要認真核對GOOSE基本參數(shù)，另一方面要認真甄別數(shù)據(jù)集名，若數(shù)據(jù)集名產(chǎn)生了異常，便會導致開入閉鎖，最后不能正常展現(xiàn)。

3 結(jié)語

本論文簡述了智能變電站繼電保護技術(shù)，論述了智能變電站所具有的優(yōu)點，著重探析了智能變電站繼電保護技術(shù)改進舉措。站域保護層、區(qū)域電網(wǎng)保護層、就地化間隔保護層的有效融合，可以建立比較完善的繼電保護體系，這樣便保證了間隔保護功能的單獨性與穩(wěn)定性，另外還提高了區(qū)域電網(wǎng)保護和站域保護的安全水平，可以在一定程度上改變當前的繼電保護狀況。