智能變電站繼電保護問題探究

江蘇金智科技股份有限公司 李 俊

智能變電站保護和調(diào)節(jié)的集成進一步有效實現(xiàn)了系統(tǒng)交互，改善了現(xiàn)階段變電站繼電保護的交互系統(tǒng)，并進一步有效支持保護控制系統(tǒng)。雖然現(xiàn)階段智能變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性與電力系統(tǒng)運行工作過程中的安全性及經(jīng)濟可行性密切相關(guān)，但目前智能變電站經(jīng)常發(fā)生相應的故障問題。

數(shù)字信息技術(shù)在許多變電站網(wǎng)絡中變得更加清晰和智能。通過進一步保證相應的裝備智能化水平，可充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡信息技術(shù)，集中相應的管理設備方面的網(wǎng)絡分布情況。智能變電站配有智能網(wǎng)絡及相應的輔助網(wǎng)絡，通過進一步采用相對合理的工作控制方法，有效克服了以往變壓器的飽和問題。智能變電站還改變了以往光纜的使用順序，解決了以往電磁系統(tǒng)運行中的兼容問題，如相關(guān)的永久交叉連接。

在智能變電站的進一步應用中，繼電設備的保護也有效改善了傳統(tǒng)變電站的相關(guān)環(huán)境，進一步有效提高了電網(wǎng)運行階段的穩(wěn)定性。智能變電站的配置可進一步分為廠站的過程層、中間分區(qū)和控制層。遠程分區(qū)和站控可實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，優(yōu)化變電站信息處理能力，在變電站應用過程中過程層在維護變電站穩(wěn)定性方面起著重要作用。

1 智能變電站繼電保護系統(tǒng)面臨的問題分析

1.1 繼電保護在智能變電站中的作用

隨著智能變電站的進一步持續(xù)發(fā)展，供電質(zhì)量將會對日常工作和生活造成直接影響。但在運行階段，如裝配本身發(fā)生故障，整個智能變電站系統(tǒng)會進一步出現(xiàn)相應的故障，影響正常用能。因此智能變電站中損壞的節(jié)點須直接隔離，為防止變電站電源進一步受損，限制其在控制區(qū)內(nèi)造成的相關(guān)影響。在電力系統(tǒng)進一步持續(xù)運行過程中，當智能變電站系統(tǒng)遇到使用問題時，繼電電流保護功能會進一步自動發(fā)出相應的報警信號，檢查變電站系統(tǒng)內(nèi)特定范圍的錯誤因素，以進一步有效確保該系統(tǒng)的控制和處理工作。當智能變電站在使用過程中出現(xiàn)故障時，可有效利用繼電保護裝置在最短時間內(nèi)快速隔離電氣系統(tǒng)內(nèi)的故障因素，從而不會擴大故障的后果，必須確保穩(wěn)定性和安全性。

1.2 電子變壓器

在實際繼電保護系統(tǒng)中，電子變壓器可滿足變壓器運行、總線和通信總線等一系列有效的保護措施，從而確保繼電保護的可靠性。但在使用電子變壓器時須考慮以下問題：

使用電子變壓器會增加系統(tǒng)的負荷，增加了元件數(shù)量，降低了系統(tǒng)的可靠性，元件間同步采樣的延遲和故障影響繼電保護系統(tǒng)的運行。因此有必要考慮合理使用電磁變壓器，以避免過載；變電站技術(shù)的出現(xiàn)和應用使電磁環(huán)境進一步復雜化，干擾了電子變壓器特別是集電器的正常運行，不可避免地受到電磁干擾的影響。當開關(guān)打開和關(guān)閉動作與開關(guān)斷開或發(fā)生短路故障時，繼電保護系統(tǒng)的工作受到影響。因此還要注意控制電磁環(huán)境，避免干擾，正常運行。

當電網(wǎng)受到干擾、電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，電流互感器處于暫態(tài)狀態(tài)，會影響電子式互感器的測量精度，造成故障。如，當變壓器真空切換和切換伴隨感應電流時，周邊電氣設備保護系統(tǒng)的故障影響了智能變電站的正常運行。在實際運行模式下變壓器的過渡過程并不存在，是獨立相互作用的，影響繼電保護系統(tǒng)的安全運行已成為需分析解決的問題。

作為電子變壓器的基本元件，將模擬信號進一步從模擬信號轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)字信號。根據(jù)采樣時間的差異和具體的取樣量，可采用插值算法進行詳細的采樣工作。但考慮到算法本身的缺陷，影響了算法的一致性和難度，導致了誤差的產(chǎn)生。同時考慮到熔煉設備自身方面的影響，如電源損壞或進一步發(fā)生外部電磁干擾，會直接影響熔煉設備，甚至重新裝入。因此在工藝過程中，對母線裝置精度的影響不容忽視，確實認識到集電極安全可靠對繼電保護系統(tǒng)正常運行的重要性。

1.3 異常數(shù)據(jù)

目前智能變電站可滿足現(xiàn)階段設備系統(tǒng)信息共享方面的相應要求。與智能變電站信息建設相關(guān)的電流互感器組中的異常數(shù)據(jù)可用“起點”表示，確定定性數(shù)據(jù)是正常的，可使用集成元素來完成信號處理。有些信號無法恢復，通常振幅太高而導致故障，因故障信號是需保護的系統(tǒng)診斷。通過對這一問題的分析，可在以下基礎上確定與振幅相當?shù)臉颖局导爱惓?shù)據(jù)波動形式，特別是數(shù)字變電站。這種檢測方法能有效地檢測異常數(shù)據(jù)，最后可以提供可靠性。

1.4 現(xiàn)場出現(xiàn)漏洞

按照傳統(tǒng)方式，變電站繼電保護裝置放置在小房間內(nèi)，變壓器直接放置在現(xiàn)場。隨著智能變電站工作經(jīng)驗的積累，電子變壓器在其長期運行過程中的信息選擇可能會導致長期防御體系的意外失誤，針對這一問題提出了相應的現(xiàn)場保護概念。目前，考慮到智能變電站的現(xiàn)場保護，按照接近原則安裝繼電保護裝置，以及在目標設備的應用中安裝相應的繼電保護裝置，當設備出現(xiàn)故障時繼電保護應縮短響應時間，所有智能變電站在安裝新的集成電路線路時都能有效防止損壞，通常須保留變壓器的保護措施和相應的同步處理，可根據(jù)現(xiàn)場目標設備的具體情況進行配置和分析。此外，新的既有繼電保護裝置主要采用數(shù)字方式完成數(shù)據(jù)采集和處理，便于后續(xù)計算和處理，同時保持數(shù)據(jù)收集的質(zhì)量。

2 提高智能變電站繼電保護可靠性的策略

2.1 智能變壓器運行時加強繼電保護

變電站智能繼電器的保護工作相對來說非常重要。在持續(xù)運行階段，可隨時采取相對有效的措施來持續(xù)完善繼電通信保護工作，從而進一步有效提高智能變電站保護系統(tǒng)的可靠性。在確保智能變電站保持安全穩(wěn)定運行階段，電子設備（運輸線路、總線等）必須同時進一步持續(xù)按照相應的安全維護計劃進行相應的設備維護工作。

智能電網(wǎng)運行過程中可能會進一步出現(xiàn)相應的風險因素，需要積極維護智能變電站運行系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性。高度掌握繼電保護系統(tǒng)的相關(guān)功能，合理有效地簡化配置和安裝，是采取智能變電站保護措施的必備技能。換言之，如果設置了基本的保護參數(shù)，并對智能變電站的運行進行了一些修改，保護設置將包含一些小的波動數(shù)據(jù)，可保證變電站的穩(wěn)定安全運行。但須注意的是，在運行過程中，由于變電站智能繼電器的保護，斷路器的設計應與硬件設備分開，并對繼電設備采取額外的保護措施。

2.2 加強間隔層繼電保護

變電站智能繼電保護可以配置為雙設備，集中放置備用保護，確保智能變電站連接的可靠運行，提高安全性，管理運行不能忽視均質(zhì)線路的維護。結(jié)合實際運行和環(huán)境制定科學合理的斷電方案，保證智能變電站系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，保證電壓繼電器的充分保護。根據(jù)實際情況，充分利用信息技術(shù)適應總電壓，可以進一步提高智能變電站繼電保護的安全性[1]。

2.3 實施電壓超時延時保護

智能變電站在進一步正常運行環(huán)節(jié)，容易受到一定的電流以及電壓等外部因素的相關(guān)影響，造成外部斷路和過載電流等現(xiàn)象。面對以上問題，過載電流和恒流之間是沒有明顯區(qū)別的。然而，如果現(xiàn)階段智能變電站運行過程中存在相應的外部故障，則可能造成影響啟動程序等問題。因此，限制現(xiàn)階段運行過程中電壓延遲時間的策略，相對來說是比較適用于當前智能變電站的電壓線路等設備進一步保護工作的，使系統(tǒng)能夠進一步及時發(fā)出相對有效的報警指示，大大提高我國變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性。

2.4 執(zhí)行線路保護配置

線路保護在電力系統(tǒng)中進一步起著比較重要的作用，可有效地控制以及保護具有不同控制、測量、通信控制等功能的設備的不同電壓級系統(tǒng)。實施智能變電站繼電保護電路配置時，發(fā)電廠和輸電系統(tǒng)可實現(xiàn)對輸電線路高效、完整的管理和保護，為進一步有效保證設備的安全穩(wěn)定運行，需要切實有效提高繼電保護裝置的可靠性。所以，有關(guān)人員應留意常規(guī)電氣系統(tǒng)的保護電路的推行，透過垂直差動裝置有效地保護大部分系統(tǒng)連接。采用這兩種方法可及時處理智能變電站的保護線路配置，確保各種功能正常運行，提高系統(tǒng)電源的可靠性。

2.5 繼電保護系統(tǒng)冗余擴展

在建立繼電保護系統(tǒng)時，需要增加繼電保護系統(tǒng)的冗余度，確保系統(tǒng)的可靠運行和繼電保護系統(tǒng)的安全可靠運行。繼電保護系統(tǒng)的可靠性直接取決于在智能變電站同時運行的冗余變電站系統(tǒng)的可靠性，并在此基礎上進行相應的施工和應用技術(shù)，實現(xiàn)智能變電站的“自動化”。此外，智能變電站的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)由三種不同的網(wǎng)絡組成，為提高繼電保護系統(tǒng)的可靠性創(chuàng)造了有利條件。但“無冗余”問題越來越嚴重，對繼電保護系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生了不利影響。因此，保證系統(tǒng)的冗余擴展是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要途徑。

首先，對于總線供電操作系統(tǒng)的配置，設計人員在設計電線時應盡量減少線路數(shù)量、優(yōu)化系統(tǒng)冗余，以及切換設備進行數(shù)據(jù)傳輸；其次，在電路結(jié)構(gòu)上，設計人員必須改變通信方式，有效地連接到以太網(wǎng)交換機，建立協(xié)議，為操作系統(tǒng)提供可靠的繼電保護；最后，結(jié)構(gòu)在更廣泛的應用中消除冗余，從而導致較低的延遲，因此，解決救援系統(tǒng)的最優(yōu)冗余是提高智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的重要措施。

2.6 繼電保護系統(tǒng)優(yōu)化

在實際操作模式下，安裝繼電保護系統(tǒng)以減少電氣系統(tǒng)的斷開，因此繼電保護機構(gòu)保護傳輸線，如果繼電保護是保證供電安全運行的唯一保護措施，那么電壓裝置和供電系統(tǒng)可有效降低并提供智能變電站在一定時間內(nèi)難以運行的風險，為系統(tǒng)提供可靠和完整的保修。因此，有必要對繼電保護系統(tǒng)的安裝進行優(yōu)化，以滿足不同條件下的繼電保護要求，提高繼電保護系統(tǒng)的可靠性。

首先，要大量使用一次智能變電站設備，有必要設計和建造高效的繼電保護系統(tǒng)和系統(tǒng)設備，以確保各種輸電線路的獨立使用和根據(jù)實際需要選擇電源的能力。為保證系統(tǒng)運行的可靠性，必須保證多線智能變電站的運行，隨著繼電保護、終端設計和調(diào)試的發(fā)展，變電站智能數(shù)據(jù)采集和保護的準確性也隨之提高。

其次，通過系統(tǒng)相應的軟硬件實現(xiàn)了繼電保護系統(tǒng)的可靠性。優(yōu)化設計不僅提高了繼電保護系統(tǒng)的可靠性，而且提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，這是優(yōu)化方法的重點，因此繼電保護系統(tǒng)的科學優(yōu)化是提高系統(tǒng)運行可靠性的重要依據(jù)，必須在實踐中得到充分實現(xiàn)。

2.7 建立有效的系統(tǒng)環(huán)形結(jié)構(gòu)

在繼電保護系統(tǒng)的進一步持續(xù)建設過程中，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的有效優(yōu)化進一步關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性，是現(xiàn)階段我國智能變電站安全穩(wěn)定運行的基本保障。由于保護措施無效，可能發(fā)生緊急事故，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型不能提供有效的運行保護，可靠性直接取決于電氣元件的運行。換言之，環(huán)形結(jié)構(gòu)可優(yōu)化傳統(tǒng)配置，從而保證電網(wǎng)運行的安全性。通過提高性能指標和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高環(huán)網(wǎng)運行的可靠性。事實上，可提高環(huán)形總線運行的可靠性，從而減少對電氣元件的不利影響，提高穩(wěn)定性和可靠性[2]。

3 結(jié)語

繼電保護系統(tǒng)是消除影響電力系統(tǒng)故障的時間因素，保證電力系統(tǒng)正常運行的重要組成部分。在此基礎上，本文對智能變電站繼電保護系統(tǒng)進行了分析，以使智能變電站繼電保護系統(tǒng)發(fā)揮更穩(wěn)定的作用，保證了系統(tǒng)的正常運行。繼電保護提高了變電站智能保護系統(tǒng)的可靠性，保持了企業(yè)和人民生活的有效穩(wěn)定發(fā)展，開發(fā)了變電站繼電器智能保護的可靠性，不僅對電力系統(tǒng)的發(fā)展有積極影響，還有如何做出理性的決定，也對整個電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運行有著積極的影響。

要進一步提高智能變電站中繼電保護工作的可靠性，就必須把重點放在繼電保護上。根據(jù)現(xiàn)階段智能變電站保護工作的實際需要加強變壓器保護，引入延時限制。為了進一步有效提高繼電保護工作的可靠性，確保智能變電站以及電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)電，必須重點關(guān)注實施保護方案工作。