分析智能變電站技術及其對繼電保護的影響

黃圖強

摘 要：現(xiàn)代社會的發(fā)展，促使著各行各業(yè)進行變革，尤是在針對變電站技術方面，傳統(tǒng)的變電站技術已經(jīng)不能滿足新型社會的繼電保護，所以要對其進行相關的改革和創(chuàng)新，只有在對智能變電站的架構(gòu)體系和具體的使用影響方面進行研究，才能夠保證智能變電站技術對繼電保護產(chǎn)生實際的影響作用。

關鍵詞：智能變電站；變電站技術；繼電保護；三層兩網(wǎng)

智能變電站技術對電網(wǎng)工程產(chǎn)生著非常重要的影響，尤其是針對繼電保護所發(fā)揮的作用不可忽視，為了能夠看出智能變電站技術的先進性，及其對繼電保護的影響，本文從繼電保護的架構(gòu)體系出發(fā)，具體的研究出智能變電站主要采用“三層兩網(wǎng)”的架構(gòu)，以及應用IEC 61850的標準體系和高精度全網(wǎng)統(tǒng)一的網(wǎng)絡同步對時系統(tǒng)，進一步的看出對繼電保護產(chǎn)生數(shù)據(jù)保護和數(shù)據(jù)傳輸方面的影響作用。希望能夠?qū)嶋H的變電站技術創(chuàng)新有所啟發(fā)。

1 智能變電站繼電保護架構(gòu)體系

傳統(tǒng)的變電站在對用電保護上存在著一些問題，而在現(xiàn)代技術的支撐下，智能變電站對繼電保護主要采用的是以過程層的網(wǎng)絡為中心的組織結(jié)構(gòu)，而在具體的示例之中，主要采用IEC 61850為其通信標準，這一通訊標準主要包括以下幾方面：

1.1 智能變電站集中采用“三層兩網(wǎng)”的架構(gòu)

具體表現(xiàn)為：在其中的功能劃分上主要分為3個方面，即站控層、間隔層和過程層，就這3個層面之間的結(jié)構(gòu)而言，其中兩兩之間分別兩個網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，即站控層網(wǎng)絡與過程層網(wǎng)絡，具體的表現(xiàn)形式如圖1所示。

在對繼電保護方面，主要的繼電保護依靠站控層網(wǎng)絡和過程層網(wǎng)絡來共同實現(xiàn)，其中站控層網(wǎng)絡主要進行數(shù)值的傳輸和修改以及對錄波文件的傳送，在經(jīng)過過程層網(wǎng)絡進行采樣值的傳輸和對其中的開關狀態(tài)以及跳閘、閉鎖等信號的考核，達到實時性和可控性的目的，只有這樣，才能保證對繼電保護的功能落到實處，取得實效。

1.2 IEC 61850的標準體系

IEC 61850標準完全符合智能變電站對繼電保護網(wǎng)絡與通信遵循的規(guī)則。智能變電站所采用的IEC 61850通訊標準，主要是借助傳統(tǒng)的繼電保護設備的基礎上，對其中的功能單位進行創(chuàng)新，對其工作職能進行重新劃分，從而滿足對繼電保護的功能。其中在針對實體設備的邏輯方面，按照其中的功能劃分，可以把基本功能單元劃分為數(shù)個邏輯節(jié)點，這個邏輯節(jié)點可以包括跳閘回路、保護算法、采樣值處理等節(jié)點，IEC 61850的通訊標準能夠完全滿足其中的特定條件而達到通訊協(xié)議所規(guī)定的標準。其中可以采用SV/GOOSE通信技術保證在網(wǎng)絡層的使用方面符合要求和規(guī)范，在具體的對繼電保護的數(shù)據(jù)保護方面，IEC 61850標準能夠完全保護繼電保護的基本數(shù)據(jù)，并在此基礎上對其數(shù)據(jù)進行分類拓展[1]。

1.3 以數(shù)據(jù)幀傳輸為基礎進行數(shù)據(jù)運作

在對繼電保護方面，對于整個數(shù)據(jù)的傳輸保護有著很高的要求。按照傳統(tǒng)變電站繼電保護方面，主要是設置專門的采樣和命令信號通道，其中對于傳輸?shù)乃俾史矫娓怯兄潭ǖ囊?guī)范。在具體的智能裝置方面，設置專門的采樣值傳輸、開關的狀態(tài)量以及對跳閘指令所規(guī)定的太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的形式和方法，在傳輸介質(zhì)方面，主要依靠交換機和光纖。主要執(zhí)行命令的是過程層。這種表現(xiàn)方式能夠?qū)⑵渲兴?guī)定的對數(shù)據(jù)的傳輸做到嚴密保障，主要依靠過程層網(wǎng)絡而達到對繼電保護的全方面保護，能夠?qū)⒄麄€網(wǎng)絡設計和策略調(diào)整為最佳狀態(tài)。

1.4 模塊化的保護功能組織形態(tài)

傳統(tǒng)的變電站對繼電保護主要是以裝置為中心來實現(xiàn)的，這是由過程網(wǎng)的信息共享中有固定的保護組織決定的。在智能變電站的保護功能中，主要實現(xiàn)了對變電站的功能分化，多個裝置獨立運作，保證了效率的提高，同時在對信息的保護方面，實現(xiàn)了靈活的組織功能，這種保護模塊能夠?qū)⒄w的保護功能落到實處，實現(xiàn)具體的功能強化和提高保護效率。

1.5 高精度全網(wǎng)統(tǒng)一的網(wǎng)絡同步對時系統(tǒng)

傳統(tǒng)變電站的繼電保護主要采用IRIG-B碼來對網(wǎng)絡保護，有的采用光纖方式來達到對網(wǎng)絡的對時同步。在另一個方面，智能變電站采用的是不同于傳統(tǒng)變電站的網(wǎng)絡化運行模式。這其中的原因主要是傳統(tǒng)的網(wǎng)絡對時同步系統(tǒng)在傳輸發(fā)方式上有諸多限制，需要固定的傳輸通道，不能夠適應網(wǎng)絡化的信息共享的發(fā)展趨勢[2]。第二是因為傳統(tǒng)的IRIG-B碼對時同步系統(tǒng)主要是單向放射性的方式，很容易受到線路的狀態(tài)影響，具體的繼電保護需要高精度的統(tǒng)一網(wǎng)絡的對時方式，這樣能夠?qū)φ麄€通訊網(wǎng)絡實時且全面的監(jiān)控。

2 智能變電站技術對繼電保護的數(shù)據(jù)信息及保護原理的影響

從能夠?qū)崿F(xiàn)對繼電保護的數(shù)據(jù)保護角度來說，傳統(tǒng)的繼電保護方面與智能的變電站技術存在著明顯的不同，其中智能變電站對繼電保護的影響主要來自于3個方面。

2.1 電子式互感器的使用使得繼電保護的源數(shù)據(jù)性質(zhì)有所改變

傳統(tǒng)的電磁互感器在針對傳變特性和一些整定規(guī)則方面有著需要優(yōu)化和調(diào)整的地方。并且由于電子式互感器的采樣存在著特殊性，尤其是在針對數(shù)字化的數(shù)據(jù)處理方面，有可能會造成一些數(shù)據(jù)的不同步和延遲的問題，這種問題需要進行系統(tǒng)的改進和深入的研究。從另外一個角度來說，電子式互感器的一些線性優(yōu)勢和頻帶寬度的優(yōu)勢能夠針對繼電保護產(chǎn)生全新的工作原理和不同的計算處理方法。

2.2 二次信息的網(wǎng)絡傳輸使得繼電保護數(shù)據(jù)的傳輸方式有所改變

在傳統(tǒng)的對繼電保護方面，針對其中的網(wǎng)路傳輸有著固定的傳輸模式，這種模式存在著路線固定和保護程度低的缺點，其中對于實時性和可靠性不能做到完全的保護，而在新型的智能化的變電站方面，對于信息數(shù)據(jù)的傳輸有了新的網(wǎng)絡傳輸技術面，二次信息的網(wǎng)絡傳輸能夠為信息和數(shù)據(jù)的共享搭建一個穩(wěn)固的平臺，也使得保護性得以提高，能夠保證整個保護方式變得簡便而靈活，也能夠促進一種新型的保護方式來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的保護[3]。從另一個角度來說，網(wǎng)絡化的傳輸方式本身就要能夠為數(shù)據(jù)提供可靠性和實時的全面保護，在具體的處理方式上要能夠保證數(shù)據(jù)的處理方式做到全面且細致，從而能夠保證信息的準確性和實時性，這對具體的數(shù)據(jù)保護提出了新的要求。

2.3 二次信息處理系統(tǒng)對繼電保護數(shù)據(jù)的處理和利用方式有所改變

在智能變電站對繼電保護的過程之中，由于新的通訊標準IEC 61850通訊方式的推廣和使用，能夠?qū)崿F(xiàn)在設備之間的互相聯(lián)系和互相溝通，甚至有的條件下可以達到互換的效果，這種方式能夠為二次信息與具體的IED設備產(chǎn)生分離的效果，兩者獨立工作，又相互聯(lián)系，這能夠為兩者之間的使用和數(shù)據(jù)分析奠定基礎[4]。從另一個方面來說，整個設備所涉及信息和數(shù)據(jù)非常龐大且復雜，只有在對整體的信息進行整理和收集的基礎上，才能夠為繼電保護的設備和儀器及最終的實施過程奠定基礎，從而對整個設備的保護配置和數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)全新的保護效果。

3 結(jié)語

總體來說，傳統(tǒng)的變電站技術所實現(xiàn)的對繼電保護的功能還不夠全面且具體，而在智能變電站方面，智能變電站是智能電網(wǎng)建設的核心環(huán)節(jié)，只有能夠?qū)χ悄茏冸娬镜脑砗徒M織模式架構(gòu)體系進行充分研究，才能對智能變電站技術發(fā)展和具體推廣使用過程中產(chǎn)生的問題加以解決，只有這樣，才能夠?qū)㈦娋W(wǎng)穩(wěn)定向前發(fā)展落到實處，從而能夠保證智能變電站的技術科學性和方向正確性，有利于實現(xiàn)科學可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]蔡澤祥，王海柱.智能變電站技術及其對繼電保護的影響[J].機電工程技術，2012，（5）：1-4.

[2]周得柱.淺談智能變電站技術及其對繼電保護的影響[J].科技資訊，2013，（3）：113.

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

[4]戴靜.研究智能變電站技術及其對繼電保護的影響[J].科技傳播，2016，（7）：152，165.

（作者單位：廣州番電電力建設集團有限公司）