數(shù)字化變電站繼電保護(hù)配置及其現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試研究

黃楠

【摘 要】我國(guó)電力能源的使用引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注，在數(shù)字化的變電站中其繼電保護(hù)裝置的出現(xiàn)大大提升了電力系統(tǒng)工作的安全性以及供電工作的穩(wěn)定性，數(shù)字化變電站則使各項(xiàng)功能在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升。通過(guò)對(duì)數(shù)字化變電站繼電保護(hù)配置作為切入點(diǎn)，簡(jiǎn)述集中配置、分散配置等方式，講述了變電站中繼電保護(hù)配置與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的具體分析，為我國(guó)以后的電力系統(tǒng)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵字】數(shù)字化變電站；繼電保護(hù)配置；現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

一、引言

信息化技術(shù)影響范圍的拓展，使得智能變電站技術(shù)逐漸產(chǎn)生。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，智能變電站有效提高了電力系統(tǒng)的管理效率、提高了系統(tǒng)的安全性。繼電保護(hù)系統(tǒng)，為變電站的重要組成部分。隨變電站智能性的提升，繼電保護(hù)的主變及線路保護(hù)配置方式，以及繼電保護(hù)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗^(guò)程，均發(fā)生了變革，一定程度上提高了繼電保護(hù)的可靠性。

二、數(shù)字化智能變電站繼電保護(hù)及自動(dòng)化系統(tǒng)的概述

（一）數(shù)字變電站

數(shù)字變電站具備傳感器數(shù)字化，一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)化，傳輸光纖化等主要特點(diǎn)。依據(jù)變電站實(shí)現(xiàn)功能的差異，可將數(shù)字變電站劃分為三層，分別包括過(guò)程層、間隔層以及站控層。其中，過(guò)程層設(shè)備可發(fā)揮自檢測(cè)、自描述功能。經(jīng)由過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)向間隔層設(shè)備傳輸一次設(shè)備信息數(shù)據(jù)，獲取間隔層設(shè)備的控制指令?，F(xiàn)階段，選取常規(guī)開(kāi)關(guān)結(jié)合智能操作箱的過(guò)渡方案，同樣為過(guò)程層，由于其是過(guò)程層不可或缺的一項(xiàng)控制設(shè)備，因而應(yīng)當(dāng)明確基本過(guò)程層設(shè)備的組成成分，即包括有電子式電壓互感器、智能變壓器、電流互感器等一次設(shè)備。間隔層設(shè)備則主要包括測(cè)量表計(jì)、保護(hù)以及測(cè)控設(shè)備等。而對(duì)于站控層而言，其扮演的是管理系統(tǒng)的角色，主要組成成分包括管理機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)工作站以及監(jiān)控系統(tǒng)等，其可作用于對(duì)變電站各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、記錄，為達(dá)成監(jiān)控中心遠(yuǎn)端控制提供各式各樣的轉(zhuǎn)化信息數(shù)據(jù)。綜上，數(shù)字變電站是對(duì)一次設(shè)備、二次設(shè)備開(kāi)展全面整合，在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的支撐下，秉承分布分層結(jié)構(gòu)體系，抽象通信服務(wù)接口及特殊通信服務(wù)映射技術(shù)，進(jìn)一步切實(shí)達(dá)成數(shù)字信息傳輸及可靠指令執(zhí)行，積極促進(jìn)電網(wǎng)事業(yè)的有序健康發(fā)展

（二）數(shù)字變電站優(yōu)勢(shì)

相較于綜合自動(dòng)化變電站，數(shù)字變電站擁有下述幾方面優(yōu)勢(shì)：第一，電子式互感器，綜合自動(dòng)化變電站互感器通常選取以電磁原理為前提的傳統(tǒng)互感器，而數(shù)字變電站則選取電子式互感器。傳統(tǒng)互感器存在絕緣復(fù)雜、體積龐大、容易諧振、容易飽和等不足，而電子式互感器則可彌補(bǔ)上述不足，切實(shí)滿足數(shù)字變電站的需求。第二，信息共享，在設(shè)備信息采集方面，數(shù)字變電站與綜合自動(dòng)化變電站相似，均需采集一次設(shè)備信息，不過(guò)前者實(shí)現(xiàn)了信息模型、通信標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，最終與公用通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，變電站每一子系統(tǒng)都通過(guò)公用通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)一次設(shè)備信息進(jìn)行接收，并經(jīng)由該公用網(wǎng)絡(luò)對(duì)相關(guān)控制指令進(jìn)行傳輸。第三，可靠性高，數(shù)字變電站信號(hào)傳輸介質(zhì)以光纖為主，相較于常規(guī)的控制電纜，光纖具備良好的抗干擾能力，可顯著提升保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，并且還有助于防止二次回路兩點(diǎn)接地現(xiàn)象的引發(fā)。再加上依托公用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，可進(jìn)一步縮減二次接線工作量，極大水平提升接線準(zhǔn)確率

三、數(shù)字化變電站繼電保護(hù)配置

（一）變壓器保護(hù)設(shè)置

一直以來(lái)，在使用電力的時(shí)候，電力的輸入和輸出情況都是有一定的限定標(biāo)準(zhǔn)。在使用的過(guò)程中不能超過(guò)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，以免影響正常的配電。但是在實(shí)際的工作中，要想更好的進(jìn)行控制電壓，就需要采用合理的方式進(jìn)行保護(hù)配電。在實(shí)際用電過(guò)程中要盡量的采用變壓器保護(hù)設(shè)置進(jìn)行配電，利用這些裝置對(duì)于電流的使用進(jìn)行后備保護(hù)。在這種情況下就直接可以保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)的配電功能。

（二）集中配置

數(shù)字化變電站是以智能設(shè)備為基礎(chǔ)構(gòu)建的變電站，其突出特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)站內(nèi)智能電氣設(shè)備間的信息共享，只要設(shè)備滿足通信連接的要求即可。換言之，數(shù)字化變電站繼電保護(hù)不必像傳統(tǒng)變電站一樣分布在各處，可以利用智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中配置。如某發(fā)電廠內(nèi)建有大型升壓變電站，負(fù)責(zé)將電壓升高、輸入配電網(wǎng)中，為保證工作的有效性，應(yīng)用繼電保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)，此前的保護(hù)裝置配置于變電站與電力網(wǎng)絡(luò)連接的各個(gè)位置，管理難度大，進(jìn)行數(shù)字化改造后，所有裝備納入智能系統(tǒng)中，可以通過(guò)數(shù)字化設(shè)備集中管理、控制，工作更加高效。

（三）分散配置

分散配置是指不改變?cè)械睦^電保護(hù)裝置分布情況，只對(duì)其進(jìn)行智能化改造。該方式適用于降壓變電站。如部分地區(qū)變電站工作情況復(fù)雜，需要向不同方向輸送電能，且不同方向所需電壓有所差別，如果依然采用集中配置的方式，不便于精細(xì)化管理。變電站可針對(duì)不同方向的電壓需求分別選取繼電保護(hù)裝置，并設(shè)定默認(rèn)程序，如110kV、38kV線路常規(guī)工作下的電壓、電流情況等，作為保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)分散配置的方式滿足不同區(qū)域的管理要求。此外，數(shù)字化變電站還可以根據(jù)實(shí)際工作需要更改繼電保護(hù)配置方式，選取雙重配置等方式加強(qiáng)保護(hù)效果。

（四）變電站層繼電保護(hù)

繼電保護(hù)在變電站有序運(yùn)行中可起到尤為關(guān)鍵的作用，同樣是確保電網(wǎng)正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要因素。數(shù)字化繼電保護(hù)是經(jīng)由電子互感器、斷路器、智能化單元等來(lái)達(dá)成的，其中以光纖作為設(shè)備連接及信息傳輸?shù)闹饕橘|(zhì)，退了信息數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸。

四、數(shù)字化變電站繼電保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方法

數(shù)字化變電站繼電保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的方法，一般包括機(jī)械調(diào)試和數(shù)字化調(diào)試兩種。機(jī)械調(diào)試也被稱為設(shè)備調(diào)試，是對(duì)傳統(tǒng)調(diào)試的一種延伸和強(qiáng)化，通過(guò)測(cè)試儀進(jìn)行，了解信號(hào)傳輸情況，對(duì)其進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)化和分析。如某變電站常規(guī)工作的電壓標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為100kV，在調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)其電壓值為99.8kV，繼電保護(hù)裝置未發(fā)出警報(bào)，表明系統(tǒng)存在問(wèn)題，可分析原因，進(jìn)行調(diào)試，直到系統(tǒng)可能在異常條件下發(fā)出警報(bào)，表明調(diào)試效果良好。該方式原理簡(jiǎn)單、方法成熟，目前的應(yīng)用也十分廣泛，不足之處是變電站內(nèi)部存在磁場(chǎng)，很可能影響信號(hào)的強(qiáng)度、帶來(lái)噪音，因此所獲結(jié)果的誤差也較大，需要進(jìn)行多次測(cè)試、調(diào)試才能獲取可信結(jié)果。數(shù)字化調(diào)試是對(duì)傳統(tǒng)方式的進(jìn)一步優(yōu)化，其調(diào)試原理是標(biāo)準(zhǔn)化的工作模型。在數(shù)字化變電站中，大部分工作可以在智能系統(tǒng)支持下自主進(jìn)行，這意味著繼電保護(hù)工作同樣流程化進(jìn)行，在常規(guī)模式下其工作對(duì)象——電能的電流、電壓等參數(shù)也必然是固定的。人員可以收集相關(guān)數(shù)據(jù)，建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工作模型，輸入智能系統(tǒng)中，調(diào)試工作以模型為中心開(kāi)展，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)前工作的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行收集，對(duì)比其與標(biāo)準(zhǔn)模式之間的差值，如果差值在標(biāo)準(zhǔn)范圍外、系統(tǒng)無(wú)動(dòng)作，可知繼電保護(hù)無(wú)效，應(yīng)給予調(diào)整優(yōu)化。數(shù)字化調(diào)試的誤差小、也可以避免噪音干擾，是目前較為可靠的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方法。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能變電站技術(shù)的應(yīng)用及普及，使得繼電保護(hù)的信息傳輸效率顯著提升，且降低了調(diào)試及維護(hù)的難度。為進(jìn)一步提高變電站運(yùn)行的可靠性及穩(wěn)定性，電力領(lǐng)域可考慮采用智能變電站，全面替代傳統(tǒng)變電站。將以太網(wǎng)、智能化元件，應(yīng)用到變電站之中。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)自身需求，對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。以增強(qiáng)系統(tǒng)性能、延長(zhǎng)變電站各設(shè)備的使用壽命。

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