智能變電站繼電保護(hù)安全策略分析

寧夏送變電工程有限公司 安旭龍 朱俊寧 解皓麟

智能變電站作為電網(wǎng)運(yùn)行的核心之一，其對于電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性有著較大影響。從目前來看，我國在智能變電站建設(shè)中，關(guān)注的重點一般都是放在新標(biāo)準(zhǔn)和新設(shè)備的使用上，缺乏對變電站運(yùn)維檢修模式的研究。對于智能變電站而言，在實施運(yùn)行維護(hù)工作時，要求繼電保護(hù)必須具備極高的安全性和可靠性，而傳統(tǒng)的繼電保護(hù)安全措施已經(jīng)無法滿足變電站的需求，做好安全措施的優(yōu)化和創(chuàng)新非常必要。

1 智能變電站的優(yōu)點

智能變電站中采用了智能化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化控制技術(shù)等，實現(xiàn)對變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的自動采集和傳輸，實現(xiàn)了變電站運(yùn)行控制的智能化，提高了控制的精度。智能變電站可以將信息和數(shù)據(jù)很好地融入變電管理中，以智能化的技術(shù)設(shè)備作為支撐，在提高變電設(shè)備控制水平的同時，可以減少變電站運(yùn)行中引發(fā)的環(huán)境污染等問題[1]。智能變電站的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能變電站結(jié)構(gòu)

相比較傳統(tǒng)變電站，智能變電站的優(yōu)點體現(xiàn)在以下三個方面。

第一，工作效率更高。智能變電站通過智能化設(shè)備來替代人工作業(yè)，在顯著提升運(yùn)維效率的同時，避免了人力資源不合理配置引發(fā)的資源浪費(fèi)問題。在智能變電站在實際運(yùn)行中，可以利用數(shù)字化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備的定期巡檢，找出設(shè)備中存在的故障和問題，并且自行修復(fù)簡單故障，不需要安排人員進(jìn)行設(shè)備檢修。

第二，信息參數(shù)更優(yōu)。在傳統(tǒng)變電站中，為了保障二次設(shè)備運(yùn)行的可靠性[2]，經(jīng)常會設(shè)置數(shù)量眾多的電纜，要求空觸點穩(wěn)定運(yùn)行，通過模擬信號實現(xiàn)不同設(shè)備之間的信息交互。但是這種信息交互的方式不僅存在一定滯后性，而且容易出現(xiàn)信息紊亂的情況。智能變電站將常規(guī)的一次設(shè)備替換為智能設(shè)備，以光纜替代了電纜，實現(xiàn)了信息的快速傳遞與共享。

第三，變電站安全性更高。傳統(tǒng)變電站中，無論是遠(yuǎn)動裝置還是其他保護(hù)裝置，想要實現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，都需要集成電路及小型電磁模式的參與，變電站自動化系統(tǒng)欠缺相應(yīng)的自檢功能，無法對設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行有效監(jiān)測。智能變電站借助在線監(jiān)測技術(shù)，可以對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的異常，做好計劃檢修，對異常進(jìn)行排除，因此有著更高的安全性和可靠性。

2 智能變電站繼電保護(hù)安全策略

某110kV 智能變電站在實際運(yùn)行中，運(yùn)行維護(hù)工作存在一定問題，第一，繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能較為豐富，可以對設(shè)備的故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，但是在實踐中，容易受到信號干擾及不確定因素等的影響，導(dǎo)致在線檢測結(jié)果精準(zhǔn)性不高，影響設(shè)備故障的檢修效果。第二，設(shè)備檢修時效性較差，很多時候都是在故障發(fā)生之后進(jìn)行檢修作業(yè)，這樣就無法避免故障帶來的損失。110kV 智能變電站的運(yùn)行環(huán)境特殊，其在實際運(yùn)行中，對繼電保護(hù)系統(tǒng)有著較強(qiáng)的依賴性，如果沒有落實好繼電保護(hù)系統(tǒng)的檢修維護(hù)，則可能給變電站運(yùn)行埋下安全隱患。對此，相關(guān)技術(shù)人員需要對照變電站的實際情況，確定好相應(yīng)的機(jī)電保護(hù)安全策略。

2.1 做好繼電保護(hù)整定

繼電保護(hù)整定計算是確保變電站繼電保護(hù)安全性的關(guān)鍵所在，對于該智能變電站而言，在繼電保護(hù)整定計算中，采用的是距離保護(hù)整定計算的方式，相應(yīng)的計算公式如下。

相對距離保護(hù)整定計算。動作時間設(shè)置公式：

其中，T為距離保護(hù)動作時間，單位s；K表示校正系數(shù)，一般取值0.8～1.2；L表示距離，單位km；V指系統(tǒng)電壓，單位kV；F表示負(fù)載阻抗因數(shù)，數(shù)值0.3～1.2。

保護(hù)動作值設(shè)置公式：

其中，Z表示距離保護(hù)動作值，單位Ω；K1、K2和K3均為校正系數(shù)，需要對照變電站系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)來確定；e表示自然對數(shù)的底數(shù)。

絕對距離保護(hù)整定計算。動作時間設(shè)置公式：

其中，T表示距離保護(hù)動作時間，單位s；K表示校正系數(shù)，一般取值0.8～1.2；L表示距離，單位km；V指系統(tǒng)電壓，單位kV。

絕對距離保護(hù)動作值設(shè)置公式與相對距離保護(hù)動作設(shè)置公式相同，不再贅述。

2.2 優(yōu)化母線保護(hù)組網(wǎng)

110kV 智能變電站保護(hù)系統(tǒng)中，原本采用的是母線保護(hù)組網(wǎng)方案，是利用相應(yīng)的母線保護(hù)裝置，對智能終端發(fā)送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，然后落實繼電保護(hù)目標(biāo)。但是因為技術(shù)方面的影響，該方案在實際應(yīng)用中，會影響母差保護(hù)裝置的真實容量，導(dǎo)致其無法發(fā)揮出預(yù)期作用。對此，電力技術(shù)人員應(yīng)該結(jié)合技術(shù)的發(fā)展情況，探索出有效地改善和優(yōu)化方案，提升母線保護(hù)組網(wǎng)的實施效果。同時，電力技術(shù)人員還應(yīng)該對照變電站運(yùn)行中存在的實際問題，設(shè)置環(huán)形網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)保護(hù)，以更好地提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全性[3]。

2.3 落實二次回路操作

對比傳統(tǒng)變電站，智能變電站繼電保護(hù)安全措施在操作監(jiān)護(hù)、防觸電等方面差別較小，主要的差別體現(xiàn)在二次回路操作方面，因為智能變電站的二次系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)生了較大變化。

2.3.1 線路保護(hù)裝置檢查

在針對線路保護(hù)裝置進(jìn)行常規(guī)檢查時，必須等待一次設(shè)備斷電，先將母差保護(hù)裝置中存在的該間隔SV 接收軟壓板及GOOSE 接收軟壓板退出，前者的主要目的是確保在實施差流計算時加入該間隔電流，這樣會導(dǎo)致合并單元電流模擬量的計算出現(xiàn)差流的不平衡，最終可能引發(fā)母差誤動的問題。后者則是為了避免技術(shù)人員在實施線路保護(hù)裝置邏輯校驗時，錯誤啟動失靈保護(hù)。以線路保護(hù)中的限時電流速斷保護(hù)為例，如圖2所示。

圖2 限時電流速斷保護(hù)

2.3.2 母差保護(hù)裝置檢查

在檢查母差保護(hù)裝置時，一次設(shè)備通常會處于正常運(yùn)行狀態(tài)，從保障安全的角度，必須確定好檢查的順序，以免引發(fā)保護(hù)誤動。一是投入“投檢修態(tài)”硬壓板；二是退出差動保護(hù)、失靈保護(hù)軟壓板；三是依照直跳—組網(wǎng)—直采的順序，依次去除保護(hù)裝置尾纖。技術(shù)人員在實施母差保護(hù)邏輯校驗工作時，必須借助相應(yīng)的試驗儀器，將電流信號、電壓信號和開關(guān)量信號等傳輸給母差保護(hù)裝置，考慮到無法實施帶開關(guān)整組試驗，只能通過試驗儀來對母差保護(hù)的直跳開出量信號進(jìn)行采集，因此必須將裝置的尾纖拔出。母差保護(hù)的原理如圖3所示。

圖3 母差保護(hù)

2.3.3 主變保護(hù)裝置檢查

在對主變保護(hù)裝置進(jìn)行常規(guī)檢查時，需要和線路保護(hù)裝置一樣，將一次設(shè)備斷電，退出主保護(hù)裝置中存在的該間隔SV 接收軟壓板及GOOSE 接收軟壓板。之后，將主變間隔中所有智能化設(shè)備的“投檢修態(tài)”硬壓板投入。對于110kV 智能變電站，除去主變?nèi)齻?cè)斷路器，高中低三側(cè)，同樣可能存在母聯(lián)斷路器，主變保護(hù)裝置需要借助GOOSE 網(wǎng)絡(luò)來控制部分?jǐn)嗦菲鳎赡芤l(fā)誤跳。對此，應(yīng)該將裝置組網(wǎng)尾纖拔掉，將保護(hù)裝置與網(wǎng)絡(luò)斷開，以此來規(guī)避運(yùn)行設(shè)備誤跳的情況[4]。

2.4 設(shè)置自動報警功能

智能變電站運(yùn)行中，想要提升繼電保護(hù)的安全性，可以在變電站運(yùn)行系統(tǒng)中，設(shè)置自動報警功能。當(dāng)變電站運(yùn)行中出現(xiàn)異常或者故障時，系統(tǒng)會自動向工作人員發(fā)出報警信息，同時調(diào)動繼電保護(hù)裝置動作，實現(xiàn)對變電站當(dāng)前電力數(shù)據(jù)的快速整理和保存，找出異常的具體位置，收集異常信息并進(jìn)行分析，得到初步的故障診斷結(jié)果。在確認(rèn)故障后，繼電保護(hù)裝置會控制故障區(qū)域斷路器跳開，以保障系統(tǒng)整體的安全性。通過設(shè)置自動報警裝置的方式，能夠顯著提高智能變電站中各類故障的診斷效率，有效減少故障對于電力系統(tǒng)的影響，對于維護(hù)智能變電站的穩(wěn)定安全運(yùn)行有著良好作用。

2.5 做好裝置質(zhì)量檢驗

在對變電站繼電保護(hù)裝置進(jìn)行采購、安裝，以及檢測時，技術(shù)人員需要對照裝置的具體情況，選擇科學(xué)的質(zhì)量檢驗方法，以切實保障裝置的質(zhì)量。具體來講，第一，應(yīng)做好對繼電保護(hù)裝置覆蓋選擇性、靈敏性以及安全性等的檢查，要求裝置能夠具備良好的運(yùn)行可靠性。第二，在完成繼電保護(hù)裝置安裝后，需要檢查安裝質(zhì)量，調(diào)試完成后，也需要檢驗其性能。第三，應(yīng)通過有效的運(yùn)行維護(hù)，降低繼電保護(hù)裝置運(yùn)行環(huán)節(jié)的故障率，避免裝置在運(yùn)行中出現(xiàn)停擺的情況。若因為故障檢修等原因，對裝置保護(hù)定值進(jìn)行了更新，則需要再次做好質(zhì)量檢驗[5]。

3 結(jié)語

總而言之，在智能變電站運(yùn)行中，繼電保護(hù)發(fā)揮著不容忽視的作用，電力技術(shù)人員必須高度重視繼電保護(hù)安全管理工作，進(jìn)一步細(xì)化對于變電站運(yùn)行中各個環(huán)節(jié)的安全管理，做好系統(tǒng)的安全檢查，將可能存在的安全隱患徹底消除，以此來切實實現(xiàn)智能變電站繼電保護(hù)裝置安全性的提高，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供良好支撐。