芻議智能化微機化在繼電保護中的應用

李國宜

【摘 要】近年來，智能化技術在變電站中得到了十分廣泛的應用，自動化也成為了變電站的一個主流發(fā)展方向。目前，在智能化電網中，智能化變電站已經成為了一個不可獲取的組成部分。繼電保護裝置作為變電站的一個重要基礎設備，智能化、微機化技術也在繼電保護中得到了充分的運用。本文主要對智能化技術在繼電保護中的應用進行了詳細的探討。

【關鍵詞】智能化技術；變電站；繼電保護

近年來，隨著經濟的不斷發(fā)展，社會用電需求也隨之增加，用電需求的增加也帶動了電力行業(yè)的發(fā)展。在科學技術的不斷發(fā)展下，智能化變電站逐漸興起，在未來的一段時期內變電站將朝著自動化方向發(fā)展。目前，在電力系統(tǒng)研究領域中，智能化變電站已經成為了一大研究熱點，其在變電站的生產、管理中都產生了深刻的影響。繼電保護裝置作為變電站的一個重要基礎設備，在變電站的持續(xù)發(fā)展下，繼電保護技術也有必要不斷加以完善，充分運用智能化、微機化技術，以提高繼電保護水平。

1.智能化繼電保護的原則及配置

在智能電網中，繼電保護裝置是一個不可獲取的組成部分，其對可靠性、速動性、選擇性、靈敏性要求較高。在配置方面，可將繼電保護分為過程層、變電站層。其中，變電站層，是站內電壓等級、后備保護的統(tǒng)一、集中配置。后備保護應用在線實時整定和自適應技術，并設有廣域保護接口，用于實現(xiàn)廣域保護，是一種雙重配置模式；過程層，是針對一次設備單獨配置的主保護，通過就近安裝與一次設備構成一個整體，在各間隔保護之間進行分布式安裝，同樣做雙重配置。圖一所示為智能化變電站中的繼電保護配置。

在過程層配置的主保護，若一次設備為智能設備，保護設備可安裝在設備內部，如不是智能設備，則需要將測控設備、合并器、保護設備安裝在一次設備附近的匯控柜中，從而方便設備維護、設備運行的簡化。全站利用以太網對GOOSE信息、采集量進行統(tǒng)一傳輸。分布式繼電保護設備無需應用IEEE1558，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。該繼電保護方案，不但對全站的繼電保護進行了簡化，同時也使被保護設備、保護裝置間的距離大為縮短，從而有效規(guī)避了通信鏈路因采樣、跳閘等原因導致的保護失效的發(fā)生。該方案下，能讓變電站的網絡帶寬的使用集中在監(jiān)控、錄波上，在繼電保護上的帶寬消耗則會大為降低。

2.智能化技術下的繼電保護配置方案

2.1 GOOSE技術

在智能變電站中，最為突出的一個優(yōu)勢就是GOOSE技術的應用。在面向對象方面的變電站事件中，運用IEC61859定義的通信機制，可對變電站事件進行快速傳輸。在智能變電站中，所安裝的智能電子設備可以對GOOSE信息進行傳輸，IED可接受、使用GOOSE信息。GOOSE技術不僅能對開關量進行傳送，還能對模擬量進行傳輸，如變壓器檔位、溫度等信息。

2.2線路保護

在智能變電站中，線路保護在站內的保護、測控功能中，會對一體化集成、間隔單套配置產生直接影響，線路保護可應用直接跳閘或直接采樣功能，利用GOOSE網絡，啟動一級斷路器以實現(xiàn)重合閘及斷路器失靈保護等功能。整個保護間隔不僅需要與GOOSE網絡進行信息交換，還需要運用點對點信息傳輸、交流方式，進行單元合并、智能終端連接，對合并單元集合、測控裝置進行保護，進行直接采樣數(shù)據(jù)傳輸，配合智能終端，以實現(xiàn)跳閘保護。

在母線及整個線路上所安裝的電子互感器，能在通過電壓、電流信號時，直接與合并單元相連接，在打包、匯總相關數(shù)據(jù)后，利用光纖傳送到SV網和測控裝置中。若有跨間隔信息竄入測控裝置，就會觸發(fā)GOOES網及時傳輸數(shù)據(jù)。

2.3變壓器保護

根據(jù)變壓器保護相關規(guī)程，智能變電站的變壓器保護通常采用雙套保護配置，即主保護、后備保護一體化配置，若對變壓器保護裝置運用合并單元、智能終端，采用雙套配置方式，就能將中性點電流、間隙電流并入合并單元。通常情況下，變壓器的繼電保護都會采用直接采樣，連接號各邊斷路器，運用GOOSE網絡，自動連接閉鎖、分段斷路器相關設備，通過相關跳閘命令，來實現(xiàn)變壓器失靈的跳閘保護。在智能變電站內，變壓器合并單元的電壓、電流信號都會直接傳送到SV網絡，由于數(shù)據(jù)均為單向傳遞，所以SV網絡中的數(shù)據(jù)無法逆向傳送到保護裝置中。這樣就可對信號進行直接采集。在高、中、低電壓下，智能端不但可以直接與GOOSE網絡進行連接，還可以與變壓器保護裝置相連接，從而讓整個繼電保護裝置，在智能端的控制下實現(xiàn)跳閘保護。

2.4繼電保護裝置的狀態(tài)檢修

傳統(tǒng)變電站所應用的繼電保護裝置通常是由多家廠商提供，這就使得變電站在通信規(guī)約方面存在著不統(tǒng)一現(xiàn)象，由于各設備通信接口的不一致，在連接多個保護設備時，就需要運用規(guī)約轉換設備，這無疑會增加通信層次。通信層次的增多，就可能出現(xiàn)通信瓶頸，在做現(xiàn)場聯(lián)調工作時，會使工作量大大增加。另一方面，不同的設備廠商在通訊規(guī)約方面可能會有不同的理解，在連接設備時就可能發(fā)生一些問題，無法充分保證繼電保護裝置、在線監(jiān)視的健康運行。若發(fā)生二次回路接觸，就容易發(fā)生各種不可靠現(xiàn)象，導致裝置發(fā)出警告、回路斷線等錯誤信號。若在繼電保護裝置出現(xiàn)閉鎖回路線、相互啟動情況，則容易發(fā)生斷線，而通常這一問題很難被及時發(fā)現(xiàn)，一般只有在發(fā)生事故進行檢修或年檢時才能發(fā)現(xiàn)。

在智能變電站中，所采用的GOOSE網絡能對二次回路運行進行虛擬演示，以便實時掌握二次回路的運行情況，同時在GOOSE網絡中設置告警功能，還能在裝置正常運行時，間隔5s生成1次心跳報文，相關保護裝置在監(jiān)測設備運行時，就能接受到GOOSE發(fā)出的告警信號，從而準確采取相應的動作。以GOOSE網絡代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電纜，就能運用網絡報文對信號傳輸回路進行自檢，從而實現(xiàn)了對二次回路的狀態(tài)檢修，以免發(fā)生回路接觸不可靠的現(xiàn)象。通過回路自檢，能使變電站的維護任務量大為減少，同時還能節(jié)省維護成本，提高維護的準確性、有效性。

3.總結

在科學技術的不斷發(fā)展下，未來的變電站必將會朝著智能化方向發(fā)展，智能化技術能讓變電站的網絡化、自動化水平不斷提升。繼電保護裝置作為變電站的一個重要基礎設備，智能化技術也在繼電保護中得到了充分的運用。與傳統(tǒng)的繼電保護相比，智能化繼電保護在配置方式上具有獨特性，二者有著顯著的差異，在實踐中還需要不斷學習、探索，深入了解智能繼電保護的組織模式、架構體系、保護原理，從而更好地服務于智能變電站、電網系統(tǒng)。 [科]

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