智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析

李偉華

摘要：闡述智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)，確保智能變電站的安全，提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定，相關(guān)管理措施和技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);系統(tǒng)可靠性

引言

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)體系的建設(shè)也在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下取得了長(zhǎng)足發(fā)展。目前，智能變電站以其低成本、安全與高效的特點(diǎn)，在我國(guó)電力工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用和推廣。智能化變電站運(yùn)行過程中，繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行高效率、穩(wěn)定性與可靠性是其運(yùn)行的保證。因此，對(duì)智能變電站繼電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)研究具有十分重要的意義，也是智能變電站持續(xù)發(fā)展與進(jìn)步的保證。

1智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)模型概述

1.1智能變電站

將網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)作為變電站的二次系統(tǒng)控制，對(duì)變電站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、控制和檢測(cè)，進(jìn)一步將電網(wǎng)數(shù)字化、智能化與自動(dòng)化，即為變電站的智能化運(yùn)行模式。智能變電站的主題模塊主要為高級(jí)設(shè)備維護(hù)模塊、數(shù)字信息采集模塊、集成信息應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)信息交互模塊等。智能變電站的網(wǎng)絡(luò)模式對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行控制，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性具有很大影響。使用網(wǎng)絡(luò)控制跳閘方式的智能變電站，具有較長(zhǎng)的控制路徑，并且硬件較多，連接方式復(fù)雜，這就需要使用通過設(shè)備少、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的控制方式來(lái)提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.2智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

合并單元通過接收帶時(shí)間戳的電子變壓器發(fā)送的采樣信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)過程層的采樣和傳輸，并將數(shù)據(jù)傳輸至繼電保護(hù)裝置。從常規(guī)的電磁變壓器結(jié)構(gòu)來(lái)看，電子變壓器的優(yōu)勢(shì)很明顯，包括無(wú)磁飽和、測(cè)量精確度高、經(jīng)濟(jì)性高、體積小巧、數(shù)字化程度高、安全可靠性高等。根據(jù)傳感器頭的電源不同，電子變壓器可以分為主動(dòng)型和被動(dòng)型。合并單元后的電子變壓器發(fā)送的采樣數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)過程層數(shù)字信息采集和傳輸，同時(shí)把信息傳輸?shù)嚼^電保護(hù)系統(tǒng)中，通過交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層與數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)交換。近年來(lái)，交換技術(shù)在不斷地進(jìn)步更新，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)也日益發(fā)展，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)智能單元的通信效率也不斷地取得進(jìn)步。若將電路中的邏輯開關(guān)進(jìn)行適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，智能化電網(wǎng)的可靠性也就會(huì)相應(yīng)增加，這種智能化設(shè)備不僅可以對(duì)繼電器進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)，也可以通過對(duì)設(shè)備參數(shù)的信息進(jìn)行采集而對(duì)其運(yùn)行情況進(jìn)行反饋。熔斷器的實(shí)時(shí)情況也可以反饋出設(shè)備的故障信息，而智能終端不僅能接受控制斷路器的分閘命令，也可以將斷路器的實(shí)時(shí)動(dòng)作進(jìn)行反饋。

2智能變電站繼電保護(hù)的穩(wěn)定性

當(dāng)今電力智能迅速發(fā)展，我國(guó)的智能變電站變得極為重要，其安全穩(wěn)定直接關(guān)系到人們的生活。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，大部分實(shí)踐的智能變電站所受影響因素極多，很容易就造成供電異常的情況出現(xiàn)，給人們的生活帶來(lái)極大不便。此外，還會(huì)造成相關(guān)設(shè)備損壞的利弊，經(jīng)濟(jì)損失也不可避免。所以構(gòu)建智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的同時(shí)，還需要使變電站中各種設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)作得以保障，減少干擾因素的影響。這樣使繼電保護(hù)裝置的損害因素有所下降。在面對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的突發(fā)狀況，智能變電站可通過繼電保護(hù)來(lái)發(fā)出預(yù)警，讓相關(guān)技術(shù)人員對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行緊急處理，減少故障損失。如果相關(guān)故障發(fā)生在智能變電站，繼電保護(hù)設(shè)備會(huì)及時(shí)清除它們，將電網(wǎng)與故障節(jié)點(diǎn)分開，防止故障擴(kuò)大，減少故障損傷范圍，為智能變電站提供有效的安全隔離。

3智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性提升策略

3.1優(yōu)化組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

在智能變電站中，通過對(duì)過程層交換機(jī)進(jìn)行靜態(tài)組播、VLAN等技術(shù)進(jìn)行流量控制，可以提高網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率，減少交換機(jī)負(fù)載及網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)，確保信息交換的時(shí)效性和有效性。以母差保護(hù)為例，母差保護(hù)和各間隔智能終端設(shè)備的信息交換量較大，對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的母線制定保護(hù)方案時(shí)，必須有效使用母差保護(hù)裝置收集智能終端的數(shù)據(jù)信息，為實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)目標(biāo)構(gòu)建良好基礎(chǔ)。但是實(shí)際工作中，技術(shù)并不能完美解決保護(hù)需求，使用該技術(shù)會(huì)導(dǎo)致母差保護(hù)裝置的實(shí)際容量降低，影響智能網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。為此，應(yīng)合理使用VLAN或靜態(tài)組播技術(shù)，降低網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴發(fā)生的可能，確保保護(hù)信息交換的時(shí)效性和有效性，提升保護(hù)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

3.2完善自動(dòng)報(bào)警功能

變電站運(yùn)行過程中，如果系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)故障，就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，智能變電站的繼電保護(hù)裝置就能做出反應(yīng)，通過識(shí)別智能變電站中相關(guān)電力數(shù)據(jù)和整理信息以及保存之后，再識(shí)別故障發(fā)生位置;系統(tǒng)的分析模塊會(huì)利用系統(tǒng)故障前后的運(yùn)行數(shù)據(jù)，完成對(duì)故障的初步診斷工作，之后智能變電站內(nèi)部的繼電保護(hù)會(huì)跳閘以保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。報(bào)警裝置的運(yùn)行速度和自動(dòng)化水平有關(guān)，智能變電站建設(shè)中應(yīng)該完善自動(dòng)報(bào)警功能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。必須加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)診斷和自動(dòng)識(shí)別功能上的研發(fā)，提升對(duì)智能變電站故障問題的發(fā)現(xiàn)速度和診斷的準(zhǔn)確性，保護(hù)智能變電站的同時(shí)也保護(hù)電力系統(tǒng)，避免電力系統(tǒng)受到故障問題的干擾，充分保證智能變電站運(yùn)行的穩(wěn)定。

3.3優(yōu)化和完善保護(hù)配置方案

設(shè)計(jì)智能變電初期，應(yīng)充分收集和分析系統(tǒng)資料，對(duì)全站繼電保護(hù)配置進(jìn)行系統(tǒng)性論證。一般情況下，應(yīng)對(duì)110kV（重要設(shè)備）及以上電壓等級(jí)設(shè)備配置雙套主保護(hù)，以提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。以線路為例，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的完善，在高電壓等級(jí)電網(wǎng)線路上配備雙套縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)越來(lái)越普遍。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)只有保護(hù)區(qū)內(nèi)故障時(shí)才動(dòng)作，不存才與下一級(jí)線路配合的情況，可快速切除全線任何一點(diǎn)故障，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。通過優(yōu)化繼電保護(hù)系統(tǒng)配置方案，可提升變電站系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3.4優(yōu)化運(yùn)維體系

智能變電站運(yùn)維工作中，運(yùn)維人員所使用的軟件、硬件都應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)的操作，而且要重視對(duì)智能終端柜操作過程中的關(guān)鍵點(diǎn)，減少設(shè)備因運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不利影響。對(duì)系統(tǒng)的維修和養(yǎng)護(hù)工作也要結(jié)合具體的工作內(nèi)容確定處理方法，電力系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)結(jié)合自身變電站在智能技術(shù)選擇、應(yīng)用方面的特點(diǎn)建立規(guī)范的操作手冊(cè)，加強(qiáng)日常工作中對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)評(píng)測(cè)等工作，利用核心技術(shù)提升系統(tǒng)的監(jiān)管水平。并且，智能變電站技術(shù)是在不斷發(fā)展的，因此在變電站技術(shù)水平不斷提升的同時(shí)，也要不斷更新運(yùn)行維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，確保運(yùn)維工作的質(zhì)量。

3.5過流電限定保護(hù)

智能變電站運(yùn)行中會(huì)受到外界因素的干擾而出現(xiàn)電流過載的問題，容易引發(fā)線路或變電站相關(guān)一次設(shè)備出現(xiàn)過電流，也即電流過負(fù)荷，從而導(dǎo)致故障發(fā)生時(shí)繼電保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性等一系列問題。因此，可以在根據(jù)智能變電站中設(shè)計(jì)電壓限定延時(shí)，以實(shí)現(xiàn)每個(gè)間隔終端電流的準(zhǔn)確測(cè)量，一旦發(fā)現(xiàn)負(fù)荷問題，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的過流電限定保護(hù)。

結(jié)語(yǔ)

隨著智能變電站技術(shù)的快速發(fā)展，不僅對(duì)可靠性的要求很高，而且對(duì)敏感性的要求也很高。通過優(yōu)化與現(xiàn)代化傳統(tǒng)的智能變電站的準(zhǔn)備方法，以智能變電站作為電網(wǎng)建設(shè)的核心，在組織過程中進(jìn)行對(duì)構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的管理，可以改善整體的穩(wěn)定性，提高智能變電站的總體技術(shù)水平。

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