智能變電站繼電保護(hù)配置的展望和研究

張珂 王煥娜

摘 要：在電力系統(tǒng)內(nèi)部，想要維持各類電力部件運(yùn)行的安全和實(shí)效性，就必須想方設(shè)法獲得可靠的繼電保護(hù)條件。由此，筆者決定針對(duì)智能變電站繼電保護(hù)基礎(chǔ)性規(guī)范訴求和詳細(xì)化配置狀況，進(jìn)行論述；同時(shí)結(jié)合個(gè)人豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討解析今后智能變電站繼電保護(hù)配置的發(fā)展前景，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員提供些許指導(dǎo)性建議。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；配置前景；操作模式

中圖分類號(hào)： U665.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）21-166-20 引言

繼電保護(hù)設(shè)備屬于智能電網(wǎng)體系中的核心組成單元，在智能變電站運(yùn)行過程中，需要時(shí)刻維持高度的靈敏、速度、選擇和可靠性，其實(shí)際配置將順勢(shì)劃分為過程和變電站兩層。其中過程層的存在意義，便是獨(dú)立地進(jìn)行設(shè)備配置保護(hù)，持續(xù)到和設(shè)備融為一體為止，其中保護(hù)采樣存在獨(dú)立性，能夠擺脫全站統(tǒng)一時(shí)鐘進(jìn)行同步采樣處理，并且在獨(dú)立性較強(qiáng)的同步數(shù)字體系作用下，利用乒乓算法完成保護(hù)間的數(shù)據(jù)同步采樣任務(wù)；至于元件保護(hù)則利用分布式配置，其數(shù)據(jù)收發(fā)程序則利用獨(dú)立通信技術(shù)完成，其間過程層以太網(wǎng)構(gòu)成冗余，變電站層則配置集中式后備保護(hù)，全程發(fā)揮自適應(yīng)和在線實(shí)時(shí)整定技術(shù)的指導(dǎo)價(jià)值。

1 目前我國(guó)智能變電站繼電保護(hù)配置的實(shí)際狀況論述

智能變電站，其主張聯(lián)合先進(jìn)、可靠、集成和環(huán)保功能的智能設(shè)備，貫徹落實(shí)全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化等規(guī)范訴求，使得信息收集、測(cè)量、控制、計(jì)量、檢測(cè)等基礎(chǔ)性功能得以有機(jī)彰顯；另外，便是進(jìn)行電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)化控制、智能化調(diào)節(jié)、在線校驗(yàn)分析和協(xié)調(diào)互動(dòng)控制。這里強(qiáng)調(diào)的智能就是操作調(diào)節(jié)的人性化，一旦說出現(xiàn)低壓負(fù)荷量增加狀況時(shí)，變電站便會(huì)持續(xù)傳輸增加負(fù)荷量的電量，相反狀況下，送出電量便同步減少，力求保證對(duì)電力能源的節(jié)約效果。

現(xiàn)階段，智能變電站數(shù)量雖然有限，畢竟其處于推廣時(shí)期，不過和常規(guī)變電站相互對(duì)比發(fā)現(xiàn)，其能夠有效地完成設(shè)備狀態(tài)可視化改革目標(biāo)，尤其經(jīng)過智能化警示、防誤等高級(jí)應(yīng)用逐層修繕之后，使得檢修和故障停電時(shí)間得以適當(dāng)縮減，至此主體設(shè)備應(yīng)用周期便就此延長(zhǎng)，并且保證占地面積的減少結(jié)果，彰顯其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)代社會(huì)中，智能化技術(shù)持續(xù)改良，智能變電站將細(xì)化為過程、間隔和站控三類等級(jí)層次。

首先，過程層主要由智能設(shè)備、合并單元和智能終端融合而成，這里強(qiáng)調(diào)的智能設(shè)備又可順勢(shì)細(xì)化為一次設(shè)備和智能組件，使得變電站整體電能分配、調(diào)換、傳輸、測(cè)量保護(hù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等功能需求得以一一滿足。其次，間隔層大多數(shù)狀況下表示繼電保護(hù)和測(cè)試裝置等二次設(shè)備資源，其核心功用在于利用一個(gè)間隔數(shù)據(jù)進(jìn)行所在間隔一次設(shè)備相關(guān)功能調(diào)試，保證和各類遠(yuǎn)方輸入/輸出、智能傳感器、控制器的長(zhǎng)期流暢化通信結(jié)果。最后，站控層則細(xì)化出自動(dòng)化、通信、對(duì)時(shí)等子系統(tǒng)，主要進(jìn)行全站或是多個(gè)設(shè)備測(cè)量控制，使得預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)和同步相量采集管理、操作閉鎖等有關(guān)功能指標(biāo)得以順利落實(shí)。

2 智能變電站的具體繼電保護(hù)模式分析

過程層繼電保護(hù)一般都會(huì)進(jìn)行快速跳閘等主體保護(hù)功能設(shè)置，尤其是在母線和變壓器差動(dòng)、線路縱聯(lián)保護(hù)同步作用下，令變電站集中式保護(hù)裝置迅速過渡轉(zhuǎn)化為后備保護(hù)功能。事實(shí)證明，此類設(shè)計(jì)形式實(shí)用價(jià)值相對(duì)較高，不單單能夠令過程層保護(hù)設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)易，同時(shí)還可以靈活地取消后備保護(hù)裝置，力求輔助相關(guān)工作人員在重點(diǎn)研究主保護(hù)功能前提下，有效簡(jiǎn)化裝置格局。

2.1 線路保護(hù)方面

處于過程層的線路保護(hù)配置，主要是縱聯(lián)距離和差動(dòng)形式，其間后備保護(hù)則必須要放置在集中式保護(hù)裝置之中。在此類環(huán)境下，想要快速發(fā)揮縱聯(lián)保護(hù)功效，就必須盡快令對(duì)側(cè)線路保護(hù)裝置和主保護(hù)光纖進(jìn)行自由通信。

2.2 變壓器保護(hù)方面

在過程層內(nèi)部進(jìn)行變壓器保護(hù)，將主要沿用分布式配置方式，同時(shí)在后備保護(hù)沿用集中模式，這樣預(yù)設(shè)的差動(dòng)保護(hù)功能指標(biāo)便能就此順利貫徹。同步狀況下，智能變電站內(nèi)部的母線和變壓器保護(hù)，都可以為多段線路提供保護(hù)功能，必要情況下完成對(duì)站內(nèi)設(shè)備的同步采樣工作。不過實(shí)踐應(yīng)用過程中，相關(guān)技術(shù)人員主要配合乒乓原理同步技術(shù)，進(jìn)行相關(guān)工序流程適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)化。所謂乒乓技術(shù)，主要設(shè)定分屬在線路兩端位置的保護(hù)設(shè)備，保證他們維持相同或是相似的速率完成獨(dú)立采樣任務(wù)，與此同時(shí)，他們兩端收發(fā)信息的傳輸時(shí)間必然要維持一致。

第一，透過保護(hù)設(shè)備向光纖通道進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，有必要提前進(jìn)行數(shù)據(jù)中斷處理，之后利用電子互感器準(zhǔn)確測(cè)算不同采樣工作的延時(shí)結(jié)果。第二，因?yàn)槠古彝嚼碚摕o(wú)法切實(shí)維持頻率的一致性，因此設(shè)計(jì)主體仍有必要針對(duì)兩端數(shù)據(jù)具體發(fā)送時(shí)間，進(jìn)行靈活化調(diào)整，之后再開展同步處理工作，旨在維持?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間的精準(zhǔn)和統(tǒng)一性。

3 日后我國(guó)智能變電站繼電保護(hù)配置的革新和發(fā)展遠(yuǎn)景展望

隨著智能變電站的建設(shè)及改造推進(jìn)，確定智能變電站的設(shè)備配置、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)新技術(shù)在智能變電站中的集成應(yīng)用，需要進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究，長(zhǎng)此以往，才能順利確保智能變電站完成比常規(guī)變電站范圍更寬、深度更大、層次更復(fù)雜的信息采集和信息處理任務(wù)。至于智能變電站繼電保護(hù)裝置的發(fā)展前景將具體表現(xiàn)為：

3.1 以廣域信息為基礎(chǔ)的電網(wǎng)保護(hù)

截至至今，我國(guó)電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置都未能將斷層線完全去除，電源線主要扮演相量測(cè)量單元角色，在通信技術(shù)和廣域電網(wǎng)信息網(wǎng)格保護(hù)基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)化為一類研究熱點(diǎn)，旨在防止電網(wǎng)崩潰和電網(wǎng)事故前提下，提供愈加豐富的保護(hù)手段。至于廣域保護(hù)系統(tǒng)配置功能將表現(xiàn)為：

第一，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其存在意義便是進(jìn)行各類區(qū)域電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控分析，主要安裝在單位變電站的電力系統(tǒng)調(diào)度中心之上，因此被視為同步相量測(cè)量單元和成分的變電站主流通信系統(tǒng)。第二，完成廣域信息負(fù)荷切割、裁切任務(wù)，并形成其余自動(dòng)廣域繼電保護(hù)算法和控制策略。第三，為了順利落實(shí)自動(dòng)廣域控制任務(wù)指標(biāo)，技術(shù)人員可以考慮利用單位變電站中的網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)控制裝置，進(jìn)行電力系統(tǒng)整體實(shí)時(shí)化操作管理。一旦說電網(wǎng)滋生出任何故障，現(xiàn)場(chǎng)主體保護(hù)將迅速降低，其間斷路器任何運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)都由廣域保護(hù)系統(tǒng)予以精確化監(jiān)測(cè)認(rèn)證。實(shí)際上廣域保護(hù)系統(tǒng)將細(xì)化發(fā)電機(jī)閥門控制、切割機(jī)和頻率等，為了順利搭建起第二防線，完成安全自動(dòng)化控制指標(biāo)，技術(shù)人員完全有必要聯(lián)合繼電保護(hù)和緊急控制操作方式，在彰顯自動(dòng)控制和安全緊急控制功能特性前提下，規(guī)避損傷參與的極限和穩(wěn)定性。這樣，即便是系統(tǒng)深陷異步振蕩境遇過后，也可以依靠第二防線上的獨(dú)立和穩(wěn)定形式的子系統(tǒng)，制定出互聯(lián)系統(tǒng)優(yōu)化的解決方案，令系統(tǒng)至此得以長(zhǎng)期安全性運(yùn)行。

3.2 主動(dòng)原則下的瞬態(tài)保護(hù)

所謂瞬態(tài)保護(hù)，便是在檢測(cè)基礎(chǔ)上衍生出的高頻瞬態(tài)傳輸線路保護(hù)技術(shù)，主要憑借順勢(shì)頻率特征量和暫態(tài)行波進(jìn)行保護(hù)控制。其中，數(shù)量的瞬態(tài)保護(hù)將不會(huì)承受電源頻率的過多影響，本身彰顯出反應(yīng)速度快、精度高等優(yōu)勢(shì)特征，包括系統(tǒng)搖擺、過渡電阻和電流互感器的飽和等。相比之下，新的數(shù)量瞬態(tài)保護(hù)設(shè)置起來較為簡(jiǎn)易，因此也能夠彰顯出簡(jiǎn)易的濾波器設(shè)計(jì)等優(yōu)勢(shì)特征。行波保護(hù)屬于最早的瞬態(tài)保護(hù)，行波保護(hù)將主動(dòng)擺脫系統(tǒng)整體搖擺影響，尤其是在電流互感器處于飽和狀態(tài)基礎(chǔ)上，能夠保留良好的方向性并確保響應(yīng)的快速結(jié)果。不過因?yàn)殚W電、網(wǎng)絡(luò)操作和行波產(chǎn)生的諧波影響卻是很難予以區(qū)分，就像是故障暫態(tài)行波，便不能提供相互適應(yīng)的瞬態(tài)信號(hào)識(shí)別方式。因此，可以依照事先確認(rèn)的定值范圍，進(jìn)行相關(guān)保護(hù)操作，在后備保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部，除了基礎(chǔ)性保護(hù)功能之外，低壓減載、備用自投以及過負(fù)荷聯(lián)切等裝置功能，也能夠利用集成方式予以有序地增加調(diào)試。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能變電站中的繼電保護(hù)配置工作，對(duì)于變電站今后正常運(yùn)行結(jié)果，有著決定性意義。筆者在此設(shè)計(jì)出的全站集中地保護(hù)裝置，可以主動(dòng)擺脫以往繁瑣的電壓等級(jí)劃分流程，保證全站集中配置的可靠性，相信長(zhǎng)此以往，預(yù)設(shè)的全站保護(hù)目標(biāo)便能夠就此順利貫徹。

參 考 文 獻(xiàn)

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