智能變電站保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究

張帥 簡(jiǎn)愛(ài) 方瑋麟

摘 要：隨著目前智能變電站技術(shù)日益發(fā)展和進(jìn)步，智能化電力設(shè)備在我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，智能變電站要長(zhǎng)期安全穩(wěn)定的運(yùn)行，繼電保護(hù)系統(tǒng)至關(guān)重要，對(duì)于智能變電站的運(yùn)行具有決定性的作用，所以要更好地保證繼電保護(hù)的質(zhì)量和水平，就必須要使用高科學(xué)的管理方法來(lái)提升變電站保護(hù)系統(tǒng)可靠性，只有這樣，才能更好地保證變電站工作的質(zhì)量和水平。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；可靠性

1 背景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升，智能電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，其不管是在系統(tǒng)的組成方面，還是在內(nèi)涵上均與傳統(tǒng)電網(wǎng)大相徑庭。在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，光纖替代了傳統(tǒng)的電纜，在有效評(píng)估繼電保護(hù)系統(tǒng)的過(guò)程中，主要是通過(guò)繼電保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)造及其元件進(jìn)行的。這主要是因?yàn)樵撘蛩啬軌蛴绊懙诫娋W(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析與整個(gè)智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行息息相關(guān)。鑒于此，分析和研究智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的現(xiàn)實(shí)意義不言而喻。變電站的整體安全性因?yàn)橹悄茏冸娬纠^電保護(hù)系統(tǒng)的出現(xiàn)而得到了提高，智能變電站的出現(xiàn)使我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展得到了推動(dòng)，同時(shí)能夠使電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運(yùn)行得到保障。由于社會(huì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，電力行業(yè)未來(lái)的發(fā)展一定會(huì)越來(lái)越好。繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性也會(huì)隨著一些新設(shè)備和新技術(shù)的應(yīng)用而得到再一次的升級(jí)，所以我們要加強(qiáng)對(duì)電力事業(yè)的研究和探索，進(jìn)行深入的相關(guān)研究，智能化、數(shù)字化將是我國(guó)電力行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向，也是電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的保障。

2智能變電站及其繼電保護(hù)

2.1智能變電站的特點(diǎn)

智能變電站是在運(yùn)用電子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的二次系統(tǒng)的基礎(chǔ)上集成信息測(cè)量、采集及控制的應(yīng)用模式，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)字化、智能化和自動(dòng)化控管。智能變電站的主要特征在于數(shù)字化的數(shù)據(jù)采集模式、網(wǎng)絡(luò)化的信息交互模式、集成化的信息應(yīng)用和狀態(tài)化的設(shè)備檢修。與傳統(tǒng)變電站的常規(guī)互感器相比，智能變電站使用了新的電子式互感器，利用高速以太網(wǎng)對(duì)電壓、電流的模擬數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集和傳輸，使用智能斷路器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站的自動(dòng)化。

2.2智能變電站繼電保護(hù)的特點(diǎn)

基于IEC61850協(xié)議的智能變電站繼電保護(hù)與傳統(tǒng)的站控層和間隔層結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)不同，主要分為過(guò)程層和間隔層。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要元件為交換機(jī)、合并單元、網(wǎng)絡(luò)接口、智能終端、電子互感器、同步時(shí)鐘源等。智能變電站可將采集的信息匯總并傳遞至繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)系統(tǒng)接收命令后進(jìn)行斷路器的跳合闡，并反饋信息。

2.3智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)

經(jīng)過(guò)分析可知智能變電站繼電保護(hù)主要由兩部分組成，一部分是層次化保護(hù)系統(tǒng)，另一部分是一體化監(jiān)控系統(tǒng)。第一，層次化保護(hù)系統(tǒng)主要有站域級(jí)的保護(hù)與控制、地級(jí)的繼電保護(hù)裝置和廣域級(jí)的保護(hù)與控制。其中，低級(jí)繼電保護(hù)主要由智能終端、就地化線(xiàn)路、集成性智能終端等組成。就地化保護(hù)可直接與電氣連接，其可靠性較高；地域級(jí)主要由戰(zhàn)域級(jí)保護(hù)管控和戰(zhàn)域保護(hù)組成，戰(zhàn)域級(jí)管控內(nèi)部保障智能診斷、保信子站、二次狀態(tài)監(jiān)測(cè)、可視化分析等操作。保護(hù)管控不僅僅是一個(gè)子系統(tǒng)，而且內(nèi)部包含著較多的物理設(shè)備，可以通過(guò)物理設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)而提高其可靠性。第二，一體化監(jiān)控系統(tǒng)可以直接利用管理機(jī)得到保護(hù)數(shù)據(jù)。

3提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的方法

3.1設(shè)備配置方面

（1）實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)裝置的完善配置

電力系統(tǒng)下規(guī)定了相應(yīng)的電壓額度，要想實(shí)現(xiàn)供配電的正常運(yùn)行，則需確保電壓額度限制要求。而在實(shí)際踐行的過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的有效控制，通常是借助變壓器系統(tǒng)的運(yùn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，針對(duì)配電保護(hù)，則可借助分布式配置方法來(lái)實(shí)現(xiàn)差動(dòng)繼電保護(hù)，并借助集中式配置方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)后備保護(hù)，而針對(duì)非電量繼電保護(hù)，則可借助安裝獨(dú)立保護(hù)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)，以此來(lái)提升供配電的可靠性。

（2）優(yōu)化與完善相應(yīng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)

在實(shí)際踐行的過(guò)程中，需要基于當(dāng)前電力系統(tǒng)的實(shí)際狀況下，針對(duì)系統(tǒng)的冗余進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以容錯(cuò)指標(biāo)的設(shè)置來(lái)最大程度避免系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)以及拒動(dòng)的問(wèn)題，且確保這一設(shè)計(jì)不會(huì)給系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)影響，以此來(lái)促使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全可靠且穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)還可將備電切換以及多數(shù)表方法運(yùn)用于這一系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，以此來(lái)優(yōu)化并統(tǒng)一系統(tǒng)指標(biāo)，為提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性提供障。需要注意的是，在進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)資金的合理投入，以此確保實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

（3）線(xiàn)路保護(hù)配置與二次巡檢工作的落實(shí)

一方面，在線(xiàn)路保護(hù)配置上，則需要針對(duì)線(xiàn)路來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的設(shè)置，以集中式與后備式兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)線(xiàn)路的保護(hù)，通過(guò)對(duì)電壓間隔單元的保護(hù)以及對(duì)通信的監(jiān)視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行解決，以完善配電線(xiàn)路保護(hù)控制方案的提供來(lái)確保實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行；另一方面，要實(shí)現(xiàn)二次巡檢工作的完善落實(shí)，通過(guò)相應(yīng)巡檢小組的完善建設(shè)，在明確其職責(zé)的同時(shí)，確保其具備較高的專(zhuān)業(yè)能力與職業(yè)素養(yǎng)，能夠以二次巡檢工作的完善落實(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電網(wǎng)配電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的全面巡檢，以實(shí)際發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行解決，以確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行。

3.2系統(tǒng)管理層面方面

（1）過(guò)程層中的繼電保護(hù)

在過(guò)程層中，要實(shí)現(xiàn)迅速跳閘的功能，這是系統(tǒng)性的功能，要保護(hù)母線(xiàn)、變壓器、線(xiàn)路等裝置，通過(guò)保護(hù)降低了電網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，保證了調(diào)試系統(tǒng)的安全性，所以必須要掌握過(guò)程層的保護(hù)功能，盡量的減少系統(tǒng)保護(hù)設(shè)置。如果主保護(hù)系統(tǒng)中出現(xiàn)了不大的波動(dòng)，如果電力系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)了變化，主保護(hù)定值一般不會(huì)輕易變化，從而保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。很多設(shè)備都是一次性使用設(shè)備，對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要與硬件進(jìn)行分離，相對(duì)獨(dú)立的完成保護(hù)功能，這樣可以有效的保護(hù)母線(xiàn)和輸電線(xiàn)路。對(duì)斷路器進(jìn)行連接時(shí)，有關(guān)的數(shù)據(jù)可以將電壓進(jìn)行串聯(lián)。

（2）間隔層的繼電保護(hù)

在智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)中，要應(yīng)用雙重化配置，如果配置后備保護(hù)系統(tǒng)，會(huì)實(shí)現(xiàn)后備設(shè)備的保護(hù)功能以及失靈的保護(hù)功能，對(duì)于相連線(xiàn)路和對(duì)端的母線(xiàn)也可以進(jìn)行保護(hù)，基于后備設(shè)備電流，要正確判斷電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題和故障，從而可以制定比較有效的防跳閘策略。對(duì)間隔層進(jìn)行繼電保護(hù)，也可以實(shí)現(xiàn)電壓的等級(jí)集中配置，在繼電保護(hù)技術(shù)中適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行調(diào)整，要根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

（3）策劃發(fā)展方向

現(xiàn)在越來(lái)越多的電力系統(tǒng)在應(yīng)用智能變電站，智能變電站在電力系統(tǒng)的發(fā)展歷程中具有良好的發(fā)展前景，智能變電站要發(fā)揮智能化和自動(dòng)化的運(yùn)行要求，必須要重視繼電保護(hù)系統(tǒng)性能的改進(jìn)和提高，繼電保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息化和智能化，才能保證智能變電站的正常運(yùn)行。電網(wǎng)如果可以正常運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上，繼電保護(hù)系統(tǒng)要更加完善其智能化和信息化，在繼電保護(hù)系統(tǒng)中要充分的應(yīng)用現(xiàn)代化的電力科學(xué)技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的智能化水平，可充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的高性能。同時(shí)繼電保護(hù)裝置要準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和采用，要逐步實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化的功能，繼電保護(hù)中的出口跳閘等信息傳遞通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳遞后，繼電保護(hù)的傳輸功能會(huì)大大提高。

4.結(jié)語(yǔ)

分析了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要構(gòu)成，然后簡(jiǎn)要分析了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，旨在能夠在智能變電站的發(fā)展上做出一定貢獻(xiàn)，使智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性得以提高，進(jìn)而推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)工作更好地發(fā)展。

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