智能變電站繼電保護(hù)優(yōu)化措施分析

向 潔

（囯網(wǎng)益陽供電分公司，益陽 413000）

1 引言

這些年我國隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村進(jìn)行基礎(chǔ)工程建設(shè)，在全國范圍內(nèi)進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)，由于我國幅員遼闊，氣候、地勢、環(huán)境不一，這對電站的建設(shè)和維護(hù)帶來了影響。但是由于新技術(shù)的應(yīng)用，尤其是在繼電保護(hù)當(dāng)中的技術(shù)應(yīng)用，取得了一定的效果，從信號傳輸、信號共享以及自動化等方面都取得了階段性的進(jìn)展。由于我國用電量不斷的增加，在智能變電站的建設(shè)與應(yīng)用當(dāng)中還需要不斷的優(yōu)化和發(fā)展，才能更好的為人民服務(wù)。所以更要對智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析研究，爭取提高和完善其安全性和穩(wěn)定性，從而確保智能變電站的正常而有效的運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 智能變電站繼電保護(hù)的特點(diǎn)

1.1 電力中的一次常規(guī)設(shè)備建設(shè)實現(xiàn)了智能化發(fā)展水平

一次常規(guī)設(shè)備在智能變電站的運(yùn)用中，將智能組件和智能傳感器同時安裝到一次常規(guī)電力設(shè)備鐘來，一次設(shè)備在控制和采樣方面完全實現(xiàn)數(shù)字化。在實際運(yùn)行中，通過光纜將控制命令和采樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭淮卧O(shè)備與測量設(shè)備、計量設(shè)備、控制設(shè)備、保護(hù)設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備中來，通過智能組件和裝置智能傳感器完成安裝后，一次設(shè)備就完成了智行能化的功能。

1.2 通信全面達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)約

在建設(shè)智能變電站期間，嚴(yán)格采取相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來對所有智能設(shè)備建立和完善通信接口和信息模型，加強(qiáng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)各設(shè)備之間無縫連接，通過各設(shè)備與變電站通信網(wǎng)絡(luò)之間的連接，實現(xiàn)信息之間的資源共享。

1.3 有效增強(qiáng)自動化運(yùn)行水平在智能變電站中的應(yīng)用

智能變電站不但具有協(xié)調(diào)就地、區(qū)域和全局的功能，還可以把協(xié)同互動和在線決策進(jìn)行更高級別的應(yīng)用，自動化建設(shè)水平可以達(dá)到更復(fù)雜化和更多樣化，因此在智能變電站中自動化的運(yùn)行可以發(fā)揮較高的應(yīng)用水平。

1.4 功能結(jié)構(gòu)和集成實現(xiàn)了緊湊化

在現(xiàn)階段的智能變電站中，由于不斷提高的智能化應(yīng)用功能及其技術(shù)，有效地實現(xiàn)了智能電子設(shè)備與一次設(shè)備和傳感器三者之間的緊密結(jié)合，同時功能集成和物理集成是變電站自動化系統(tǒng)的特點(diǎn)，智能變電站二次設(shè)備和一次設(shè)備之間達(dá)到了緊密融合的層次，專業(yè)界限在變電站內(nèi)變得更加模糊，可以說無論是結(jié)構(gòu)還是功能集成在當(dāng)前智能變電站建設(shè)中都具有緊湊化。

2 智能變電站繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)分析

2.1 智能變電站繼電保護(hù)中對“三層兩網(wǎng)”構(gòu)架分析

智能變電站對繼電保護(hù)有其新的措施，與傳統(tǒng)變電站相比智能變電站主要采取的是過程網(wǎng)絡(luò)為中心，將IEC61850 作為通信標(biāo)準(zhǔn)，這樣一來就要將構(gòu)建進(jìn)行重新分配，按照功能進(jìn)行分析構(gòu)架為三層，主要是站空層、間隔層、過程層，并且層與層之間會間接的構(gòu)架出站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)。而在實際運(yùn)行的過程中，站控層主要負(fù)責(zé)傳輸整數(shù)定制的召喚和修改，以及對波紋數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)?。過程層主要是負(fù)責(zé)對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行采值、跳閘和開關(guān)狀態(tài)量等信號指示。同時，過程層還對定時性與可靠性具有嚴(yán)格的要求，這些性質(zhì)和特點(diǎn)將直接的關(guān)系到智能變電站的功能是否能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 智能變電站繼電保護(hù)中對數(shù)據(jù)幀傳輸機(jī)制分析

在智能變電站中對繼電保護(hù)技術(shù)采取的是數(shù)據(jù)幀傳輸機(jī)制。在傳統(tǒng)的變電站繼電保護(hù)設(shè)置中也有進(jìn)行采集和命令信號通道，并且由通道固定延時裝置來對速率的構(gòu)成進(jìn)行延時傳輸，其保護(hù)能力是有限的。而智能變電站繼電保護(hù)裝置，主要運(yùn)用的是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)來完成傳輸采集等狀態(tài)指令的，所以在整個的過程中都是以交換機(jī)和光釬為介質(zhì)的，由此過程層網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行通信的，所以在這一點(diǎn)上來看，智能變電站繼電保護(hù)對工程層網(wǎng)絡(luò)有著較高的依賴性。

2.3 智能變電站繼電保護(hù)中對IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)分析

在智能變電站中繼電保護(hù)技術(shù)設(shè)計上使用IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，并且可以有效的保護(hù)網(wǎng)，以及為通信設(shè)計作為必要的參照標(biāo)準(zhǔn)。在傳統(tǒng)的設(shè)計繼電保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)架過程中常常會出現(xiàn)實體的設(shè)備中包含多個邏輯設(shè)備，并且由基本的單元來實現(xiàn)邏輯點(diǎn)的劃分。而對于通信協(xié)議也主要是通信服務(wù)類型和性能要求來進(jìn)行特定的協(xié)議屬性，例如SV/GOOSE 通信，為保證實時性傳輸層與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議映射為空。所以在對繼電保護(hù)設(shè)計過程中需要依照IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)來進(jìn)行參考。

3 繼電保護(hù)在智能變電站中應(yīng)用存在的不足

由于智能電網(wǎng)在我國電力系統(tǒng)的建設(shè)方面起步較晚，當(dāng)前還處于起步階段，因此在設(shè)備還是技術(shù)方面都不成熟，需要進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，尤其是現(xiàn)階段繼電保護(hù)技術(shù)在智能變電站中的運(yùn)用還存在一些不足，從不同程度上影響和制約了智能變電站的發(fā)展和建設(shè)。下面將繼電保護(hù)優(yōu)化技術(shù)在智能變電站存在的不足進(jìn)行詳細(xì)闡述，以便采取有效的措施對存在的不足能夠加以改進(jìn)。

3.1 較低的智能化水平

當(dāng)前我國大多數(shù)智能化變電站是在原有變電站的基礎(chǔ)上擴(kuò)建和改建而形成的，在設(shè)備運(yùn)行的實際過程中使用的較多設(shè)備數(shù)量，極大的浪費(fèi)了資源量，從很大程度上影響了變電站智能化水平，使智能變電站得建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到要求。智能化各種設(shè)備的由于不同的廠家生產(chǎn)的連接線及設(shè)備，造成不兼容的連接線和端口，智能變電站運(yùn)行的安全造成了不同程度的影響，對不兼容的連線和設(shè)備之間進(jìn)行檢查也增加了一定的困難。

3.2 不合理的設(shè)備接口連線

目前變電站中的設(shè)備普遍具有耗能和較多接口終端的現(xiàn)象，在設(shè)備運(yùn)行的實際過程中，增加使用不同的設(shè)備對同間隔的一段GOOSE設(shè)備和SV 設(shè)備之間進(jìn)行采樣，給操作人員的實際操作增加了不利。

3.3 環(huán)境對電磁設(shè)備影響較大

電子式互感器的諸多零件已經(jīng)逐步應(yīng)用于當(dāng)前的智能化變電站中來，造成在實際應(yīng)用過程中，許多設(shè)備的性能由于環(huán)境原因而受到了干擾，在數(shù)據(jù)測量中，電磁設(shè)備出現(xiàn)了一定的誤差，極大的干擾了數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性，給智能變電站的正常運(yùn)行增加了不確定的因素。

4 智能變電站繼電保護(hù)優(yōu)化措施分析

4.1 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)計進(jìn)行間隔保護(hù)就地化

在智能變電站中安裝繼電保護(hù)設(shè)備時，要最大限度的遵守設(shè)備就地化安裝的原則。一方面可以當(dāng)有效的保證繼電保護(hù)設(shè)備在事故發(fā)生過程中縮短反應(yīng)時間，另一方面還可以由于減少事故所造成的損失。在現(xiàn)階段所進(jìn)行鋪設(shè)的新型一體化微機(jī)線路方面，一般情況下都要求變壓器保護(hù)措施與其一并進(jìn)行，同時根據(jù)現(xiàn)場情況合理配置被保護(hù)的設(shè)備，最大限度的提高和促進(jìn)智能變電站的平穩(wěn)運(yùn)行，保證設(shè)備和人員的安全。由于現(xiàn)階段使用的新型保護(hù)裝置大多都是采用的電纜采集數(shù)據(jù)模式，通過數(shù)字化處理具有一定的時間優(yōu)勢，同時通過計算機(jī)進(jìn)行充分地分配和調(diào)配，保證在最短時間內(nèi)啟動繼電保護(hù)設(shè)備的，使設(shè)備的安全性有效得到了提高。

4.2 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)計進(jìn)行有效實施站域保護(hù)的功能

在同一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的中，利用自身的優(yōu)勢來隨時支配整個網(wǎng)站的所有內(nèi)容，在受到外來的微機(jī)信號攻擊的情況下，傳統(tǒng)的后備保護(hù)系統(tǒng)就會被計算機(jī)自動的開啟，因為全部信息傳遞的過程都是通過電信號的方式來的完成的，所以后備保護(hù)動作的完成時間有限，要求具備較高的發(fā)電站智能化靈敏性，實時保護(hù)電路的功能必須具備，這就叫做站域保護(hù)。

4.3 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)計進(jìn)行減少端口，優(yōu)化設(shè)備

現(xiàn)階段，國內(nèi)大多數(shù)變電站中使用的大多數(shù)電氣設(shè)備都來自于西方發(fā)達(dá)國家的知名企業(yè)，技術(shù)成熟，設(shè)備先進(jìn)，但這些設(shè)備都是他們根據(jù)他們國家變電站的模式來生產(chǎn)制造的，所以這就要求我們在選擇設(shè)備的過程中要注重設(shè)備的兼容性、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、單位能耗和技術(shù)的先進(jìn)性等方面，在保證設(shè)備質(zhì)量的基礎(chǔ)上，還要實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)備配置，最大程度的使設(shè)備的復(fù)雜程度降低，盡量避免出現(xiàn)不必要的端口，要為設(shè)備提供便利的操作環(huán)境，同時也與智能變電站的節(jié)能環(huán)保要求相一致。

4.4 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)計進(jìn)行安全性優(yōu)化措施

在智能變電站中繼電保護(hù)裝置都是以IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)為參考依據(jù)的，并且IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)其保密性較差，并且在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中其透明度較高，在這樣的環(huán)境下運(yùn)行系統(tǒng)，很容易面臨網(wǎng)絡(luò)黑客的攻擊，并且智能變電站的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息安全也面臨著威脅，所以要做好相應(yīng)的工作，尤其是對運(yùn)行的系統(tǒng)安全性進(jìn)行分析。在未來的規(guī)劃設(shè)計當(dāng)中需要對IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)有專門的加密系統(tǒng)，并做好多項的數(shù)據(jù)參考依據(jù)，來進(jìn)行安全防護(hù)方面的措施。

4.5 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)計進(jìn)行可靠性優(yōu)化措施

現(xiàn)今，智能化變電站繼電保護(hù)已經(jīng)實施了全數(shù)字化的建設(shè)，在其運(yùn)行的保護(hù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中含有眾多的電力電子設(shè)備，對于智能化變電站運(yùn)行提供了穩(wěn)定性和安全性，對持續(xù)供給社會用電提供了必要技術(shù)支持。但是在實際操作的過程中在選擇電力電子設(shè)備時，需要對實際用電量和用電環(huán)境進(jìn)行考慮，并做出相應(yīng)的設(shè)計和規(guī)劃，將設(shè)計方案的合理性與應(yīng)用性達(dá)到最優(yōu)化，最大限度的有效抵抗外界因素對繼電保護(hù)系統(tǒng)的危害，同時降低信息不同步或者電磁兼容等方面出現(xiàn)的問題產(chǎn)生的影響，從而提升系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。而對于保護(hù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中的硬件設(shè)備受到的影響，需要采取有效的措施來提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，比如在選擇使用安全穩(wěn)定的光線，以及使用自查性的系統(tǒng)來時刻進(jìn)行穩(wěn)定性的監(jiān)測，對于不合理的部分做出相應(yīng)的報警和提示，以確保問題早發(fā)現(xiàn)早解決，進(jìn)而優(yōu)化整個繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

4.6 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)計進(jìn)行實時性優(yōu)化措施

實時性是智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)的重要特點(diǎn)，但是在實施的過程中由于受到合并器鏈路傳播延時，以及交換機(jī)延時因素限制，對變電站的數(shù)字化互感器傳輸效果造成一定的影響，使其傳輸?shù)恼`差超出了合理的數(shù)值范圍。所以針對這一影響，在對繼電保護(hù)系統(tǒng)中對合并器連接，以及交換機(jī)實行并口連接進(jìn)行合理的優(yōu)化處理，確保繼電保護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸實時化。

4.7 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)計進(jìn)行同步性優(yōu)化措施

應(yīng)對繼電保護(hù)同步性問題，應(yīng)做好過流與過壓保護(hù)，在保護(hù)動作當(dāng)中在輸入信號幅值正確性的要求，對同步信號要求較小，這樣在保護(hù)動作當(dāng)中即使丟失同步信號，也不會對繼電保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生太大的影響。

5 結(jié)束語

在確保智能變電站中繼電保護(hù)所以設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，對繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究，并對智能變電站所具有的特點(diǎn)和屬性進(jìn)行分析，從而找到優(yōu)化點(diǎn)，并根據(jù)研究的角度進(jìn)行分析整理，選擇最優(yōu)化的辦法措施，從而降低相應(yīng)的因素對繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行效果的影響，進(jìn)而優(yōu)化整個系統(tǒng)，確保智能變電站正常而穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。