智能變電站繼電保護(hù)故障可視化分析

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅速進(jìn)步，中國(guó)電力工業(yè)開(kāi)始研究變電站故障的具體情況。分析變電站故障情況不僅能夠滿(mǎn)足變電站繼電保護(hù)的需要，而且還能保障最新一代功能變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性。智能變電站繼電保護(hù)在工作過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，工作人員需要運(yùn)用科學(xué)的解決方案來(lái)減少變電站的損失，降低給人們生活帶來(lái)的不便。為了實(shí)現(xiàn)智能變電站繼電保護(hù)，有必要對(duì)變電站的故障情況進(jìn)行分析，并采取合理的處理方式來(lái)恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)故障的可視化分析，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并安排工作人員進(jìn)行處理。本文分析了智能變電站繼電保護(hù)故障可視化系統(tǒng)，希望能夠致力于智能變電站在我國(guó)的高效運(yùn)行，為電力行業(yè)做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；故障分析；可視化

中圖分類(lèi)號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）17-0095-02

1 引 言

智能變電站在電力系統(tǒng)中扮演著重要角色，作為能量和電壓轉(zhuǎn)換的樞紐。在變電站運(yùn)行期間，繼電保護(hù)相關(guān)設(shè)備和相關(guān)裝置為其提供了穩(wěn)定的工作基礎(chǔ)。隨著智能電網(wǎng)在人們?nèi)粘Ｉ钪械钠占?，智能變電站的?shù)量越來(lái)越多，繼電保護(hù)的重要性與日俱增。為了降低繼電保護(hù)裝置發(fā)生安全事故，有必要加強(qiáng)相關(guān)的控制工作，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供安全保障。

2 變電站繼電保護(hù)性質(zhì)

當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置將對(duì)異常情況進(jìn)行檢測(cè)和分析，并以報(bào)警信號(hào)的形式反饋給相關(guān)工作人員。在特定故障情況下，繼電保護(hù)裝置將直接對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行隔離操作或?qū)⒐收显O(shè)備從電力系統(tǒng)中移除，以避免損壞設(shè)備并防止鄰近地區(qū)的電力供應(yīng)受到干擾。繼電保護(hù)裝置具有選擇性、快速性、靈敏性和可靠性的特點(diǎn)，以上特點(diǎn)使得繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)運(yùn)行中起到了穩(wěn)定的作用。

（1）發(fā)電機(jī)保護(hù)主要是針對(duì)定子繞組的相間短路問(wèn)題。如果定子繞組發(fā)生短路，對(duì)稱(chēng)過(guò)載定子繞組可以很好地防止磁化損失，關(guān)閉故障設(shè)備，在一定范圍內(nèi)執(zhí)行停機(jī)和縮小故障區(qū)域信號(hào)描述。當(dāng)中性點(diǎn)可直接接地時(shí)，必須對(duì)過(guò)載和油位故障進(jìn)行處理，避免側(cè)單短路和外部短路引起的過(guò)電流問(wèn)題。

（2）線(xiàn)路保護(hù)必須根據(jù)不同的電壓進(jìn)行劃分。輸電線(xiàn)和電纜架空線(xiàn)有時(shí)會(huì)因長(zhǎng)度不同而產(chǎn)生相間短路和單相接地的問(wèn)題。要根據(jù)發(fā)電廠(chǎng)變電器的工作需求對(duì)母線(xiàn)和電力電容器進(jìn)行保護(hù)，根據(jù)內(nèi)部故障對(duì)故障電容器進(jìn)行相互短路連接處理。

（3）高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)主要是為了解決定子繞組相間短路、低壓同步短路和同步電動(dòng)機(jī)失磁等同步?jīng)_擊問(wèn)題。

3 智能變電站中繼電保護(hù)故障系統(tǒng)的現(xiàn)狀

智能變電站的運(yùn)行采用了當(dāng)今最先進(jìn)、環(huán)保和可靠的集成智能設(shè)備，配備標(biāo)準(zhǔn)化的信息共享、數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)信息管理和網(wǎng)絡(luò)化通信平臺(tái)是變電站的最基本目標(biāo)。它具備智能自動(dòng)化基本功能，如采集、保護(hù)、測(cè)量、調(diào)節(jié)和檢測(cè)變電站數(shù)據(jù)。同時(shí)還支持電力系統(tǒng)實(shí)施有效的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和智能決策，對(duì)具有先進(jìn)功能的變電站進(jìn)行自動(dòng)智能調(diào)節(jié)。智能變電站的實(shí)現(xiàn)意味著可以對(duì)人力資源進(jìn)行合理優(yōu)化，使整個(gè)變電站的運(yùn)行和操作與人工管理相同，并且在低壓負(fù)載時(shí)能夠發(fā)出符合增加負(fù)荷的電力需求。當(dāng)變電站低壓負(fù)荷降低時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)并減少變電站的發(fā)電量，促進(jìn)智能變電站對(duì)電力資源的節(jié)約。

為了在新一代智能變電站體系實(shí)施繼電保護(hù)故障系統(tǒng)，還需要對(duì)變電站結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析，以便在運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)其實(shí)際采取措施，提高繼電保護(hù)設(shè)備的使用效率。智能變電站的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的處理，使可變電場(chǎng)在工作期間合理分配電能，高效進(jìn)行電能的轉(zhuǎn)換和運(yùn)輸，同時(shí)需要監(jiān)測(cè)具體的電能電能使用條件，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。并利用系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站的運(yùn)行情況，確保變電系統(tǒng)中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作的順利完成。

智能變電站系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中有許多優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)系統(tǒng)的自動(dòng)識(shí)別功能辨別運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障，一旦系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)向相關(guān)工作人員反饋，使工作人員及時(shí)掌握情況并進(jìn)行故障處理，避免對(duì)其他電力設(shè)備造成影響。這樣可以減少電力系統(tǒng)的損失，為維護(hù)人員提供時(shí)間，同時(shí)有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。但是，在現(xiàn)階段，很多公司還沒(méi)有關(guān)注到智能變電站運(yùn)行系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。因此，有必要全面分析現(xiàn)狀，深化智能變電站繼電保護(hù)故障的具體配置，并引起員工的重視。

4 智能變電站繼電保護(hù)故障可視化分析

4.1 報(bào)警裝置智能化

分析功能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，首先要在了解整個(gè)系統(tǒng)工作結(jié)構(gòu)后，建立一個(gè)完整的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并管理收集到的信息，以幫助管理人員做出適當(dāng)?shù)臎Q策并有效區(qū)分系統(tǒng)中的警報(bào)數(shù)據(jù)。這樣可以使變電系統(tǒng)中的報(bào)警設(shè)備實(shí)現(xiàn)事故處理功能，提高電力系統(tǒng)保護(hù)效率，降低重大事故發(fā)生的概率。這也是智能變電站系統(tǒng)智能報(bào)警裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

4.2 實(shí)現(xiàn)集中控制

智能變電站的自動(dòng)化處理可集中控制變電站內(nèi)所有設(shè)備，并詳細(xì)了解所有設(shè)備操作的順序。根據(jù)具體的工作流程，還可以及時(shí)檢查工作步驟。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，智能系統(tǒng)會(huì)給予員工反饋意見(jiàn)，減少對(duì)下一個(gè)工作設(shè)備的影響。智能變電站還可以采用一鍵控制原則，可以用來(lái)提高公司的管理效率，降低現(xiàn)場(chǎng)操作人員的使用率，實(shí)現(xiàn)單人控制和一鍵控制的模式。控制部門(mén)只需根據(jù)指示燈的指示系統(tǒng)進(jìn)行操作。在此過(guò)程中必須確保指令的準(zhǔn)確性，保證有關(guān)部門(mén)能夠合理有序地開(kāi)展工作。

4.3 合理控制電力負(fù)荷

變電站繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了智能負(fù)載控制，系統(tǒng)可以在運(yùn)行過(guò)程中檢測(cè)到設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備處于過(guò)載狀態(tài)，可及時(shí)根據(jù)詳細(xì)工作信息制定合理的解決方案并及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的控制和管理。使用智能系統(tǒng)處理變電站過(guò)載問(wèn)題，可以有效減少設(shè)備故障次數(shù)，確保整個(gè)變電站系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

5 改進(jìn)措施

5.1 一體化保護(hù)信息流

根據(jù)智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)信息，終端設(shè)備將產(chǎn)生綜合信息流，可以清晰地反映繼電保護(hù)設(shè)備各個(gè)工作部件的工作狀況。對(duì)于復(fù)雜的數(shù)據(jù)流，也可以生成圖形和圖表，集成服務(wù)器將收集這些有用的信息，并通過(guò)整流平臺(tái)向工作人員進(jìn)行及時(shí)反饋，以便工作人員將保護(hù)設(shè)備邏輯圖與監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)的內(nèi)部級(jí)別結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析。

5.2 保護(hù)邏輯圖的分析

繼電器的保護(hù)原理是指在電路節(jié)點(diǎn)中的一些控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置，來(lái)控制工作電路。在設(shè)計(jì)繼電器和電路時(shí)，需要一個(gè)完整的保護(hù)邏輯圖來(lái)進(jìn)行邏輯電路的整體設(shè)計(jì)。工作人員可以通過(guò)保護(hù)邏輯圖的幫助，快速確認(rèn)繼電保護(hù)裝置是否存在一些基礎(chǔ)錯(cuò)誤。另外，保護(hù)邏輯圖也可以用作電力系統(tǒng)的電子輸入文件，可以使用電子設(shè)備對(duì)保護(hù)邏輯圖進(jìn)行掃描，在屏幕上生成一個(gè)集成視圖，更清楚地表達(dá)了元器件之間的連接關(guān)系。

5.3 構(gòu)建高精度同步系統(tǒng)

盡管智能變電站的繼電保護(hù)技術(shù)非常成熟，但仍存在信息同步和時(shí)間差的問(wèn)題。因此，需要建立一個(gè)高精度的同步系統(tǒng)。高精度同步系統(tǒng)應(yīng)該建立信息資源共享通道，實(shí)現(xiàn)特定信息的共享和同步。構(gòu)建無(wú)線(xiàn)電同步系統(tǒng)時(shí)，不能對(duì)鏈路狀態(tài)造成影響，要充分發(fā)揮智能變電站繼電保護(hù)的高精度。高精度同步系統(tǒng)要求工作系統(tǒng)使用高速網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)工作數(shù)據(jù)的監(jiān)控和同步。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)智能變電站繼電保護(hù)故障的分析，不僅提高了變電站工作的便利性，給人們的生活帶來(lái)了極大的方便，也為中國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)，帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。本文提出的繼電保護(hù)故障的可視化分析措施操作過(guò)程簡(jiǎn)單、可用性強(qiáng)，在實(shí)際工作過(guò)程中便于操作，可廣泛應(yīng)用于電力工程，為中國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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收稿日期：2018-5-9

作者簡(jiǎn)介：何 昊（1980-），男，助理工程師，本科，主要從事繼電保護(hù)工作。