變電站配變電智能保護創(chuàng)新分析

摘要：電業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動不僅直接關乎本行業(yè)職工的工作和生活，而且與全社會的發(fā)展和穩(wěn)定息息相關。對電力行業(yè)廣大職工來說，不僅肩負創(chuàng)造經(jīng)濟效益、促進國民經(jīng)濟快速發(fā)展的任務，而且還承擔著艱巨的社會責任，是重要的社會效益的創(chuàng)造者?；诖酥攸c對配變智能保護進行探討。

關鍵詞：配變智能；保護；措施

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）29-0111-02

隨著我國農(nóng)村配電網(wǎng)的建設和發(fā)展，尤其是農(nóng)村電網(wǎng)的改造使得配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，極大促進了經(jīng)濟社會的發(fā)展。但是農(nóng)村配電網(wǎng)運行中仍存在諸多問題，其中重要的一項就是配變保護設備匱乏、功能單一。目前，配變一般配備了剩余電流保護、短路保護，主要有熔斷器和刀熔開關組成，不能為配電變壓器提供全面有效的保護。為了保證電網(wǎng)的正常運行，對配變智能保護進行探討具有非常重要的意義。

一、電網(wǎng)運行的現(xiàn)狀

首先，目前配電變壓器保護設備普遍缺乏過熱保護。據(jù)統(tǒng)計2003～2004年湖北某縣供電系統(tǒng)內(nèi)，因變壓器油層溫度過熱導致燒毀68臺配電變壓器，不僅造成設備損壞，同時極大地影響了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常進行；其次，配電網(wǎng)普片沒有按照最大負荷配置配電變壓器容量，普遍很小。據(jù)統(tǒng)計，2005年我國配電變壓器高峰時期過載率達44%，但是由于各方面的原因，這一矛盾還將持續(xù)下去；再次，剩余電流保護裝置動作頻繁，嚴重影響了供電連續(xù)性的可靠性。最后，目前配電網(wǎng)配電變壓器保護裝置存在功能單一、集成程度低、自動化程度低等特點，導致設備不易安裝，成本高昂。[1]現(xiàn)階段，配電網(wǎng)運行管理處于相對比較粗放的階段，配電站數(shù)量多，地理分散性大。一般一個電工管理5～10個臺區(qū)，而目前配電變壓器保護設備絕大多數(shù)不具備遠程通訊能力，所以電工只有經(jīng)常到各個臺區(qū)查詢才能了解到配變和低壓線路的運行狀況，導致設備管理工作難度大，工作效率低下。同時，現(xiàn)有的保護裝置存在功能單一的情況，不僅增加了成本，而且增加了接線復雜程度的安裝空間，影響設備的可靠性與美觀。

以上諸多因素影響了配變的安全可靠性運行，進而影響到當?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常進行，迫切需要對配變進行功能整合和技術創(chuàng)新，滿足電網(wǎng)安全可靠運行的需要。而且目前國內(nèi)有些公司研究“智能臺區(qū)”的研究，智能臺區(qū)具備配變監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測、負荷管理、電能計量、集中抄表、無功補償、電能調(diào)節(jié)和諧波治理等功能于一體，但是這種模式下投資相當大，并不適合當前貴州地區(qū)的配電網(wǎng)情況。

因此要從本地的需求出發(fā)，研究適合于本地的裝置。首先要解決配變的保護問題。將有限的資金投入到產(chǎn)生價值最高的方向。作為用戶供電的電源點，配電變壓器的保護有著非常關鍵的作用，因此需要對配變臺區(qū)的保護助手構(gòu)建一套完整的保護系統(tǒng)，包括熔斷器、配變低壓側(cè)的出線保護，實現(xiàn)各級保護的時差配合。[2]本研究將從都勻本地配變保護和配變低壓側(cè)保護的實際情況與需求出發(fā)，研究適合于本地的裝置。首先要解決配變的保護問題。

二、技術路線與創(chuàng)新點

1.技術路線

本項目采取理論研究與工程實踐相結(jié)合的方式完成配變保護研究工作。在物理結(jié)構(gòu)上可以劃分為：智能配變保護箱和監(jiān)控軟件。理論研究工作可分為兩部分：一是深入研究當前集中典型配變保護的配變存在的問題（包括各種配變保護的成本問題），結(jié)合都勻地區(qū)配變保護狀況，經(jīng)濟發(fā)展狀況確立適合于都勻地區(qū)的配變保護方案。本研究計劃采用以智能配變終端、剩余電流重合閘斷路器保護組合的方式實現(xiàn)配變臺區(qū)的保護功能。智能配變保護箱完成量測信息采集功能、配變保護功能、斷路器控制以及遠程整定功能和通訊功能。二是完成監(jiān)控軟件的設計及開發(fā)工作。本軟件擬采取IEC101規(guī)約或IEC104規(guī)約作為系統(tǒng)的通訊標準規(guī)約；本系統(tǒng)將將開發(fā)具備遙信、遙測監(jiān)控界面，同時提供遙控功能，實現(xiàn)遠程控制智能配變保護終端。[3]項目工程實踐主要為：設計配變智能保護箱，并對箱體內(nèi)部的配變終端，剩余電流重合閘斷路器等進行電氣設計，形成滿足一套完整的配變保護成套裝置，方便施工。裝設配變保護成套裝置，部署監(jiān)控軟件并進行聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目的。

2.技術創(chuàng)新點

本項目實現(xiàn)了一種適合于都勻地區(qū)的配變保護系統(tǒng)，且成本較低。該系統(tǒng)避免了熔斷器方式下難以進行重合閘的問題。

本項目區(qū)別于配變高壓側(cè)斷路器保護中一條低壓出線短路，整個臺區(qū)停電的風險，通過在“智能配變保護箱”內(nèi)安裝剩余電流重合閘斷路器，可實現(xiàn)各回低壓出線分別實施保護的目的，有效提高了供電可靠性。此外，剩余電流重合閘斷路器具有遠程整定的功能，可根據(jù)實際的運行情況進行合理的遠程操作，具有很高的靈活性。裝設配變保護成套裝置，部署監(jiān)控軟件并進行聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目的。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.系統(tǒng)設計

該系統(tǒng)為智能配變保護箱及軟件監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)的設計包括智能配變保護控制裝置和智能配變保護箱監(jiān)控系統(tǒng)軟件。智能配變保護箱通過GPRS方式實現(xiàn)智能配變保護箱與監(jiān)控主站系統(tǒng)間的通訊，監(jiān)控系統(tǒng)以遙測的方式獲得配變保護箱監(jiān)測到的系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)。對于配變保護出現(xiàn)告警的數(shù)據(jù)進行分析，并通過遙控的方式對斷路器進行遠程控制，實現(xiàn)遠方跳閘與合閘控制。智能配變保護箱監(jiān)控軟件系統(tǒng)是在windows系統(tǒng)下運行，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用oracle數(shù)據(jù)庫。

2.網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

配變智能保護監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、智能配變保護箱組成。系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲建構(gòu)如圖1所示。數(shù)據(jù)庫服務器部署了oracle數(shù)據(jù)庫，提供數(shù)據(jù)存儲服務；應用服務器部署了智能配變保護箱的監(jiān)控系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、配變保護、遠程控制以及遠程整定功能[4]；智能配變保護箱與監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，進行實時數(shù)據(jù)的采集，故障記錄查詢，實現(xiàn)跳閘與合閘，起到對剩余電流和變壓器低壓側(cè)保護的作用。如圖1所示。

四、系統(tǒng)實現(xiàn)原理

1.配變監(jiān)測

通過配變終端進行配變及綜合箱運行參數(shù)測量、統(tǒng)計，并通過與監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)配變在線監(jiān)測功能，主要包括（根據(jù)應用需求配置）如下量測：采集三相電壓、電流，實現(xiàn)電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電量、無功電量的測量；統(tǒng)計電壓合格率、功率因數(shù)合格率；統(tǒng)計三相電壓、電流不平衡越限時間；統(tǒng)計電流、視在功率越限時間；能夠顯示剩余電流，斷路器狀態(tài)；運行故障記錄與查詢。

2.剩余電流動作保護

具備剩余電流動作保護功能（即漏電保護）功能，并根據(jù)采集的剩余電流值控制斷路器，監(jiān)控系統(tǒng)可以對電流進行遠程整定，可以避免頻繁“誤”跳閘；同時具有剩余電流的重合閘功能。其功能應滿足《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》（GB13955-2005）、《剩余電流動作保護器的一般要求》（GB6829-1995）的要求。

3.變壓器低壓側(cè)保護

具備過載或短路保護功能，當過載或短路時，剩余電流重合閘斷路器分斷以達到保護功能，也具有欠壓的保護功能，具備斷相保護功能，如出線斷相、出線開關跳閘，具有保護用戶設備不受缺相危害的功能，同時具備斷零的保護以及斷路器自動重合的功能。

4.遠方控制

根據(jù)應用的需求智能配變保護箱配置遠方控制功能，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的命令對剩余電流重合閘斷路器（開關裝有電動操作機構(gòu)）實施遠方跳閘與合閘控制。

5.主站監(jiān)控

用于監(jiān)控實時運行數(shù)據(jù)及管理和分析功能，實現(xiàn)智能配變保護系統(tǒng)的遙信、遙測、遙調(diào)、遙控的四遙功能。具體表現(xiàn)為：采集低壓側(cè)運行的實時數(shù)據(jù)；同時能監(jiān)測開關的狀態(tài)、電壓保護和電流保護的投入狀態(tài)與動作狀態(tài)、剩余電流保護的動作狀態(tài)；可以以遙調(diào)的方式對電流和電壓的保護值進行整定以及重合閘定值的整定；通過遠程遙控對開關進行開、合的控制。

五、技術經(jīng)濟指標

通過本項目的研究設計并實現(xiàn)一種適合都勻地區(qū)的配變保護系統(tǒng)，且成本較低。該系統(tǒng)避免了配變的熔斷器保護方式下難以進行重合閘的問題。本設計可有效避免配變高壓側(cè)斷路器保護中一條（或一相）低壓出線故障時影響整個臺區(qū)停電的風險，通過在“智能配變保護箱”內(nèi)安裝剩余電流電流重合閘斷路器可實現(xiàn)各回低壓出線分別實施保護的目的，有效提高了供電可靠性。通過重合閘有效縮短了停電時間；通過低壓出線保護（以每回出線為單位），有效減小了故障影響范圍；通過遠程遙控節(jié)省了較多的人力投入和時間投入；通過遠程整定可根據(jù)實際的運行情況進行合理的遠程操作，具有很高的靈活性，避免了開關動作次數(shù)頻繁。

六、結(jié)語

電力企業(yè)是為社會提供服務的，其經(jīng)營活動對居民的生活和工作有直接的影響，關系到社會的發(fā)展。通過進行配變智能保護，有效降低了電力故障的發(fā)生率，保證了電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，提高了電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]王曉寧，張擁剛，秦琦，等.變電站繼電保護綜合自動化系統(tǒng)[J].微計算機信息，2009，（15）：179-180.

[2]麻洪儒，盧莉.配電變壓器過流保護的優(yōu)化配置分析[J].陜西電力，2008，（5）：78-79.

[3]樊曉芹.淺析電力變壓器高壓試驗技術[J].中國電力教育，2013，

（29）：275-276.

[4]周海驕，俞鍵，何貝，等.智能變壓器在農(nóng)村電網(wǎng)中的應用[J].電源技術應用，2013，（10）：132-133.

（責任編輯：王祝萍）