智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

張向春

摘要：伴隨著我國經濟建設的不斷發(fā)展，國家電網體系的建設也在科學技術的推動下取得了長足發(fā)展。目前，智能變電站以其低成本、安全與高效的特點，在我國電力工業(yè)中得到廣泛的應用和推廣。基于此，以下對智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性進行了探討，以供參考。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護系統(tǒng);可靠性分析

引言

智能電網這一概念的提出，使得大量變電站朝著智能化的方向轉變，這在一定程度上提升了變電站的運行效率。由于智能變電站內的一次設備較多，加之值守人員較少，所以需要采用有效的繼電保護裝置，確保一次設備的運行可靠性。為使繼電保護在智能變電站中的作用得以充分發(fā)揮，必須做好繼電保護設備的運維工作。

1變電站與繼電保護技術

繼電保護作為安全電網的第一道防線應迅速檢測到阻隔點，并對所有的故障點都能迅速隔離開。建造必須有四個特征：可靠性、速度性、靈敏性和有選擇性。繼電保護經歷了整流型、晶體管型、集成電路、保護微計算機等等一系列的技術，但“四性”是電網的基本需求。在不同的開發(fā)階段，繼電保護技術的四個特性也在不斷改善。根據電網的異常情況，繼電保護需要快速、精確并可靠地解決故障，計算電力系統(tǒng)的過渡問題信息，使用基波來解決問題，不同故障的時間范圍不同，算法也不同。繼電保護系統(tǒng)主要可以分為;模擬數據收集、A/D轉換、邏輯操作、輸入/輸出環(huán)節(jié)。模擬數據收集來自互感器，輸出到開關直至跳閘。通過微計算機的保護，保護裝置有效地解決了設備簡化與邏輯電路的問題，并擁有執(zhí)行功能。主設備和二級設備之間的交流信息主要由二次電纜進行。因為保護裝置必須是在出現(xiàn)故障的地方絕緣故障，簡化保護繼電保護系統(tǒng)連接將提高繼電保護的穩(wěn)定性與可靠性。

2智能變電站繼電保護系統(tǒng)結構

合并單元通過接收帶時間戳的電子變壓器發(fā)送的采樣信息，實現(xiàn)對過程層的采樣和傳輸，并將數據傳輸至繼電保護裝置。從常規(guī)的電磁變壓器結構來看，電子變壓器的優(yōu)勢很明顯，包括無磁飽和、測量精確度高、經濟性高、體積小巧、數字化程度高、安全可靠性高等。根據傳感器頭的電源不同，電子變壓器可以分為主動型和被動型。合并單元后的電子變壓器發(fā)送的采樣數據，實現(xiàn)對過程層數字信息采集和傳輸，同時把信息傳輸到繼電保護系統(tǒng)中，通過交換機可以實現(xiàn)數據鏈路層與數據幀的數據交換。近年來，交換技術在不斷地進步更新，數據傳輸技術也日益發(fā)展，同時網絡智能單元的通信效率也不斷地取得進步。若將電路中的邏輯開關進行適當地設置，智能化電網的可靠性也就會相應增加，這種智能化設備不僅可以對繼電器進行實時保護，也可以通過對設備參數的信息進行采集而對其運行情況進行反饋。熔斷器的實時情況也可以反饋出設備的故障信息，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時動作進行反饋。

3智能變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性分析

3.1優(yōu)化組網結構

在智能變電站中，通過對過程層交換機進行靜態(tài)組播、VLAN等技術進行流量控制，可以提高網絡帶寬利用率，減少交換機負載及網絡轉發(fā)延時，確保信息交換的時效性和有效性。以母差保護為例，母差保護和各間隔智能終端設備的信息交換量較大，對智能變電站繼電保護系統(tǒng)的母線制定保護方案時，必須有效使用母差保護裝置收集智能終端的數據信息，為實現(xiàn)繼電保護目標構建良好基礎。但是實際工作中，技術并不能完美解決保護需求，使用該技術會導致母差保護裝置的實際容量降低，影響智能網絡的穩(wěn)定運行。為此，應合理使用VLAN或靜態(tài)組播技術，降低網絡風暴發(fā)生的可能，確保保護信息交換的時效性和有效性，提升保護系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

3.2模型建立

模型建立在智能變電站通用設計標準的基礎之上。交流一次信息的采集通過常規(guī)互感器配合合并單元的方式;一次設備的智能化控制采取常規(guī)斷路器結合智能終端的方式;采用雙母線結構，包括2回變壓器支路和4回出線;網絡和過程層之間采用星型網組模式，并且對其冗余量進行配置，同時考慮共網傳輸問題;交換機采用間隔配置模式，由于該模式需要將多個單元接入母線，因此增設了中心交換機。由于繼電保護直采模式相關標準中規(guī)定了保護裝置不依賴外部對時系統(tǒng)，因此不用考慮同步鐘源的影響，采用IEEE1588全站集中對時方式。

3.3強化線路保護配置

在智能變電站的運行過程中，線路保護裝置發(fā)揮著巨大的作用，其既能合理地控制和保護供電系統(tǒng)中的各種電壓系統(tǒng)，又能在裝置的運行中發(fā)揮監(jiān)控、測量、保護和調節(jié)的作用。智能化變電系統(tǒng)主要采用縱聯(lián)差動方式對線路保護裝置進行保護，其保護方式主要有后備式和集中式兩種。智能變電站設備在實際使用過程中，要根據實際情況選擇合適的方式對變電站供電系統(tǒng)線路保護配置異常進行處理，以保證相關設備能夠正常工作，從而有效地提高智能變電站運行的平穩(wěn)性和安全性能。

3.4完善自動報警功能

變電站運行過程中，如果系統(tǒng)內部出現(xiàn)故障，就會自動發(fā)出警報，智能變電站的繼電保護裝置就能做出反應，通過識別智能變電站中相關電力數據和整理信息以及保存之后，再識別故障發(fā)生位置;系統(tǒng)的分析模塊會利用系統(tǒng)故障前后的運行數據，完成對故障的初步診斷工作，之后智能變電站內部的繼電保護會跳閘以保護整個系統(tǒng)。報警裝置的運行速度和自動化水平有關，智能變電站建設中應該完善自動報警功能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。必須加強對自動報警系統(tǒng)診斷和自動識別功能上的研發(fā)，提升對智能變電站故障問題的發(fā)現(xiàn)速度和診斷的準確性，保護智能變電站的同時也保護電力系統(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行的穩(wěn)定。

3.5制定相關的管理制度

繼電器保護系統(tǒng)的正常工作，對智能變電站的正常運行和保證系統(tǒng)的安全起著重要作用。為保證智能變電站中繼電保護設備的穩(wěn)定運行，制定相應的運行維護制度也顯得十分重要。電力企業(yè)在制定相關制度的過程中，需要將變電站智能化系統(tǒng)中繼電保護裝置中安全保護裝置、防雷裝置、接地裝置等構成的設計和系統(tǒng)維護操作的詳細內容制度化，這樣可以保證智能變電站系統(tǒng)中繼電保護裝置在運行和維修過程中有一個可靠的依據，避免由于人工作業(yè)的判斷失誤或某些方面的疏忽而導致維修過程中缺少程序導致系統(tǒng)發(fā)生故障。此外，在實際工作中根據發(fā)現(xiàn)的實際問題和新情況不斷完善制度，使智能變電站繼電保護裝置更好地為供電設備的平穩(wěn)、安全運行提供保障。

結束語

由于設備的可靠性和功能一體化程度的提高，仍然需要測試當地防御的可靠性及其在繼電防御系統(tǒng)方面的有效性。智能化變電站技術所實施的計劃在工程實踐中不斷進步，在智力實踐中不斷發(fā)展。在保護繼電器方面，從電子選擇變壓器到常規(guī)模式，再通過混合裝置選擇樣品，然后直接選擇本地智能接口設備，從一無所有到應有盡有再到一無所有。因此，繼電保護系統(tǒng)正在向吸收強度、生態(tài)、敏捷性和可靠性的方向進行全面發(fā)展。

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