智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)優(yōu)化探討

摘 要：變電站自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)智能變電站的建設(shè)發(fā)展具有重要推動(dòng)作用，為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的建設(shè)具有重要意義。智能變電站運(yùn)行模式更為復(fù)雜，很容易受到各方面因素的影響，為提高其運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，必須要對(duì)其做好繼電保護(hù)處理。本文就智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)的優(yōu)化措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);數(shù)字化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.044

繼電保護(hù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用，已經(jīng)取得了良好的效果，從信號(hào)傳輸、信息共享以及自動(dòng)化水平等放慢進(jìn)行分析，智能變電站的建設(shè)與應(yīng)用具有更大的優(yōu)勢(shì)。需要從智能變電站實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行優(yōu)化分析。在對(duì)智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)的分析中，需要了解其保護(hù)特征，爭(zhēng)取提高其實(shí)施的安全性、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性等方面功能，來確保變電站運(yùn)行效果可以滿足供電需求。

1 智能變電站特點(diǎn)分析

與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化運(yùn)行與管理，如信息采集、傳輸、處理等過程，建設(shè)所用設(shè)備均具有較高的自動(dòng)化與智能化水平，同時(shí)通過有效的信息收集與共享，應(yīng)用效果更為突出，對(duì)建設(shè)智能電網(wǎng)具有重要推動(dòng)作用[1]。智能變電站集中體現(xiàn)了一次設(shè)備智能化與二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，在提高運(yùn)行效率的同時(shí)，降低綜合運(yùn)營(yíng)成本。對(duì)于傳統(tǒng)變電站建設(shè)運(yùn)行中存在的問題，智能變電站在建設(shè)時(shí)也對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化，例如常見的選擇應(yīng)用光電互感器與智能斷路器設(shè)備，在運(yùn)行過程中可以有效解決傳統(tǒng)變電站存在的電磁式互感飽和問題。

2 智能變電站繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)分析

2.1 “三層兩網(wǎng)”構(gòu)架

與傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)不同，智能變電站主要是利用過程網(wǎng)絡(luò)為中心，將IEC 61850作為通信標(biāo)準(zhǔn)，則按照功能分析構(gòu)架可以分為三層，即站控層、間隔層以及過程層，并且沒兩層之間會(huì)構(gòu)成站控層網(wǎng)絡(luò)與過程層網(wǎng)絡(luò)[2]。其中，站控層主要負(fù)責(zé)傳輸整定值召喚、修改以及錄波文件的傳送等;過程層主要負(fù)責(zé)傳輸采樣值、跳閘、開關(guān)狀態(tài)量以及閉鎖等信號(hào)，對(duì)定時(shí)性與可靠性具有嚴(yán)格的要求，關(guān)系著變電站各項(xiàng)功能是否能夠正常運(yùn)行。

2.2 數(shù)據(jù)幀傳輸機(jī)制

傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)設(shè)置有負(fù)責(zé)采樣以及命令信號(hào)通道，由通道固定延時(shí)以及裝置處理速率構(gòu)成傳輸延時(shí)，保護(hù)效果相對(duì)固定。而智能變電站的繼電保護(hù)，主要是利用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的形式來完成傳輸采樣值、獲取開關(guān)狀態(tài)量以及下達(dá)跳閘值指令等，整個(gè)過程以交換機(jī)以及光纖作為介質(zhì)，并由過程層網(wǎng)絡(luò)來完成通信。由此可以確定，智能變電站繼電保護(hù)對(duì)工程層網(wǎng)絡(luò)有著較高的依賴性。

2.3 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)體系

IEC 61850為智能變電站繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)以及通信設(shè)計(jì)必須要遵循的原則，在設(shè)計(jì)繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)架時(shí)，往往一個(gè)實(shí)體設(shè)備中會(huì)包含多個(gè)邏輯設(shè)備，并且由基本單元來實(shí)現(xiàn)邏輯節(jié)點(diǎn)的劃分，如跳閘回路、保護(hù)算法以及采樣值處理等節(jié)點(diǎn)。對(duì)于通信協(xié)議，主要就是通信服務(wù)類型以及性能要求等來映射特定通信協(xié)議，例如如SV/GOOSE通信，為保證實(shí)時(shí)性傳輸層與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議映射為空[3]。

3 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)

3.1 安全性優(yōu)化

智能變電站繼電保護(hù)裝置均以IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)體系為依據(jù)，但是因?yàn)槠錇榻y(tǒng)一發(fā)布，可以說是處于完全透明的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，這樣保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，將要面臨更多網(wǎng)絡(luò)攻擊，以及信息安全威脅，必須要做好對(duì)系統(tǒng)安全性的分析。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)體系中對(duì)于安全性方面并沒有專門規(guī)定，因此需要總結(jié)以往管理經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)安全防護(hù)方面來采取措施進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 可靠性優(yōu)化

智能化變電站繼電保護(hù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化建設(shè)，保護(hù)結(jié)構(gòu)中含有眾多電力電子設(shè)備，對(duì)提高變電站運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性具有重要意義，滿足社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)供電網(wǎng)運(yùn)行的要求。但是在選擇電力電子設(shè)備時(shí)，需要就實(shí)際情況來做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)方案的合理性與應(yīng)用效果，最大程度上來降低外界因素對(duì)其造成的影響，以免出現(xiàn)信息不同步或者電磁兼容等方面的問題。降低保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。針對(duì)保護(hù)結(jié)構(gòu)中電子設(shè)備易受影響的特點(diǎn)，采取措施來提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，如選擇應(yīng)用性能穩(wěn)定的光纜，并通過冗余技術(shù)來完成系統(tǒng)的自檢，對(duì)于不合理的部分可以及時(shí)發(fā)出警告，并產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作。

3.3 實(shí)時(shí)性優(yōu)化

實(shí)時(shí)性是智能變電站繼電保護(hù)的重要特點(diǎn)，在保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)受到合并器鏈路傳播時(shí)延、交換機(jī)交換時(shí)延等因素限制，對(duì)變電站數(shù)字化互感器傳輸效果造成影響，使得傳輸誤差超出允許范圍。就運(yùn)行實(shí)際情況來看，合并器排隊(duì)與交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)是造成數(shù)字式互感器采樣值傳輸抖動(dòng)的主要原因。合并器在完成采集器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息后，一般會(huì)存在一個(gè)排隊(duì)處理的過程，并且在接受采集器通信的階段也會(huì)產(chǎn)生額外等待時(shí)間。另外，對(duì)于系統(tǒng)中所安裝交換機(jī)性能不同，在實(shí)際運(yùn)行中也會(huì)出現(xiàn)一定程度的延時(shí)問題，當(dāng)信息轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)必須要將一幀數(shù)據(jù)全部發(fā)送成功后，再進(jìn)行下一次的轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性存在一定影響，需要采取措施進(jìn)行優(yōu)化。

3.4 同步性優(yōu)化

智能變電站繼電保護(hù)數(shù)字化建設(shè)，在正常運(yùn)營(yíng)工程中，經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)據(jù)同步性問題，即合并單元所輸出的數(shù)據(jù)采樣信號(hào)中存在時(shí)間信息，這樣以消除電氣量相位與幅值上存在的誤差，就必須要對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，使其可以在相同時(shí)間點(diǎn)來獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。如果丟失同步信號(hào)，最終采集到的數(shù)據(jù)勢(shì)必會(huì)存在一定的誤差。因此在對(duì)此方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)做好過流與過壓保護(hù)，此保護(hù)原理比較簡(jiǎn)單，保護(hù)動(dòng)作行為僅對(duì)輸入信號(hào)幅值正確性有要求，對(duì)同步信號(hào)的要求比較小，這樣即便在保護(hù)動(dòng)作中丟失同步信號(hào)，也不會(huì)對(duì)保護(hù)動(dòng)作產(chǎn)生太大的影響。

4 結(jié)束語

智能變電站繼電保護(hù)為維持所有設(shè)備正常運(yùn)行的前提，在對(duì)其進(jìn)行研究時(shí)，需要針對(duì)智能變電站所具有的特點(diǎn)進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)，從不同角度進(jìn)行研究，選擇對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行優(yōu)化，降低各項(xiàng)因素對(duì)保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行效果的影響，確保所有保護(hù)動(dòng)作維持在正常狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張小俊，陳艷.淺談智能變電站技術(shù)及其對(duì)繼電保護(hù)的影響[J].通訊世界，2013（21）：187-188.

作者簡(jiǎn)介：劉旸（1987-），男，遼寧丹東人，本科，研究方向：繼電保護(hù)。endprint