智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)優(yōu)化措施

楊鳳敏

【摘 要】變電站自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)智能變電站的建設(shè)發(fā)展具有重要推動(dòng)作用，為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的建設(shè)具有重要意義。智能變電站運(yùn)行模式更為復(fù)雜，很容易受到各方面因素的影響，為提高其運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，必須要對(duì)其做好繼電保護(hù)處理。本文就智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)的優(yōu)化措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；繼電保護(hù)；數(shù)字化

繼電保護(hù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用，已經(jīng)取得了良好的效果，從信號(hào)傳輸、信息共享以及自動(dòng)化水平等放慢進(jìn)行分析，智能變電站的建設(shè)與應(yīng)用具有更大的優(yōu)勢(shì)。需要從智能變電站實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行優(yōu)化分析。在對(duì)智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)的分析中，需要了解其保護(hù)特征，爭(zhēng)取提高其實(shí)施的安全性、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性等方面功能，來確保變電站運(yùn)行效果可以滿足供電需求[1]。

一、智能變電站的特點(diǎn)

（一）一次設(shè)備智能化

在智能變電站一次設(shè)備內(nèi)，可以將智能傳感器和智能組件嵌入到一次設(shè)備，可以使一次設(shè)備在采樣和控制方面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。在實(shí)際運(yùn)行過程中，一次設(shè)備與保護(hù)設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、計(jì)量設(shè)備、控制設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備之間的采樣數(shù)據(jù)和控制命令都是通過光纜進(jìn)行傳輸，因此通過裝置智能傳感器和智能組件后，一次設(shè)備具備了智能化的特點(diǎn)[2]。

（二）通信規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化

在智能變電站中，需要嚴(yán)格一定的標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)所有智能設(shè)備進(jìn)行信息模型和通信接口的建立，從而使設(shè)備之間能夠完全做到無縫連接，并按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各設(shè)備與變電站通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)信息之間的有效共享[3]。

（三）提高運(yùn)行自動(dòng)化水平

智能變電站不僅可以協(xié)調(diào)就地、區(qū)域和全局的功能，而且支持在線決策和協(xié)同互動(dòng)的高級(jí)應(yīng)用，具備更多樣化和更復(fù)雜化的自動(dòng)化功能，所以說智能變電站運(yùn)行自動(dòng)化處于較高的水平。

（四）功能集成和結(jié)構(gòu)緊湊化

在當(dāng)前智能變電站中，由于智能化技術(shù)的不斷提高及其應(yīng)用，功能傳感器與智能電子設(shè)備和一次設(shè)備之間有效地實(shí)現(xiàn)了結(jié)合，同時(shí)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)具有物理集成和功能集成的特點(diǎn)，智能變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)了緊密融合，變電站內(nèi)專業(yè)界限更加模糊，可以說當(dāng)前智能變電站無論是功能集成還是結(jié)構(gòu)都更具緊湊化。

二、智能變電站繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)分析

（一）“三層兩網(wǎng)”構(gòu)架

與傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)不同，智能變電站主要是利用過程網(wǎng)絡(luò)為中心，將IEC 61850作為通信標(biāo)準(zhǔn)，則按照功能分析構(gòu)架可以分為三層，即站控層、間隔層以及過程層，并且沒兩層之間會(huì)構(gòu)成站控層網(wǎng)絡(luò)與過程層網(wǎng)絡(luò)。其中，站控層主要負(fù)責(zé)傳輸整定值召喚、修改以及錄波文件的傳送等；過程層主要負(fù)責(zé)傳輸采樣值、跳閘、開關(guān)狀態(tài)量以及閉鎖等信號(hào)，對(duì)定時(shí)性與可靠性具有嚴(yán)格的要求，關(guān)系著變電站各項(xiàng)功能是否能夠正常運(yùn)行。

（二）數(shù)據(jù)幀傳輸機(jī)制

傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)設(shè)置有負(fù)責(zé)采樣以及命令信號(hào)通道，由通道固定延時(shí)以及裝置處理速率構(gòu)成傳輸延時(shí)，保護(hù)效果相對(duì)固定。而智能變電站的繼電保護(hù)，主要是利用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的形式來完成傳輸采樣值、獲取開關(guān)狀態(tài)量以及下達(dá)跳閘值指令等，整個(gè)過程以交換機(jī)以及光纖作為介質(zhì)，并由過程層網(wǎng)絡(luò)來完成通信。由此可以確定，智能變電站繼電保護(hù)對(duì)工程層網(wǎng)絡(luò)有著較高的依賴性。

（三）IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)體系

IEC 61850為智能變電站繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)以及通信設(shè)計(jì)必須要遵循的原則，在設(shè)計(jì)繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)架時(shí)，往往一個(gè)實(shí)體設(shè)備中會(huì)包含多個(gè)邏輯設(shè)備，并且由基本單元來實(shí)現(xiàn)邏輯節(jié)點(diǎn)的劃分，如跳閘回路、保護(hù)算法以及采樣值處理等節(jié)點(diǎn)。對(duì)于通信協(xié)議，主要就是通信服務(wù)類型以及性能要求等來映射特定通信協(xié)議，例如SV/GOOSE通信，為保證實(shí)時(shí)性傳輸層與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議映射為空。

三、目前智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)存在問題

（一）智能化水平低

當(dāng)前我國(guó)智能化變電站多是通過對(duì)原變電站進(jìn)行改建和擴(kuò)建而建成投產(chǎn)的，在實(shí)際運(yùn)行過程中需要使用到的設(shè)備數(shù)量較多，而且設(shè)備資源消耗量較大，這在無形中會(huì)導(dǎo)致變電站智能化水平降低，無法達(dá)到智能變電站建設(shè)時(shí)的要求。各種設(shè)備之間都有著智能化連接端口，但由于設(shè)備及連接線多是由不同廠家生產(chǎn)的，這就導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行過程中，端口和連接線之間存在不兼容的問題，影響智能變電站運(yùn)行的安全，而且對(duì)設(shè)備和連線之間不兼容現(xiàn)象進(jìn)行檢查也存在一定的難度。

（二）設(shè)備接口連線不合理

當(dāng)前變電站中存在眾多的耗能設(shè)備，而且設(shè)備存在許多接口終端。但在實(shí)際設(shè)備運(yùn)行過程中，同一段間隔的SV設(shè)備采樣和GOOSE設(shè)備之間的接口連線都需要在不同設(shè)備之間進(jìn)行，這就導(dǎo)致設(shè)備接口終端需要增加，這對(duì)操作人員的實(shí)際操作帶來了諸多的不便利。

（三）電磁設(shè)備受環(huán)境影響較大

當(dāng)前電子式互感器在智能化變電站的諸多零件中都開始廣泛應(yīng)用，這就導(dǎo)致這電磁設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過程中極易受到環(huán)境因素的影響，使電磁設(shè)備測(cè)量準(zhǔn)確存在一定的偏差，影響測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。這對(duì)電磁繼電保護(hù)設(shè)備在應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性和可靠性帶來了較大的影響，智能變電站運(yùn)行時(shí)不確定因素增加。同時(shí)當(dāng)前變電站中所使用的一些電氣設(shè)備，在實(shí)際生產(chǎn)過程中并不建議使用新型的電磁式繼電保護(hù)設(shè)備，這樣可以有效地提高繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性。部分就地安裝的變電站使用設(shè)備，由于受制于技術(shù)的人們顯示器，一些技術(shù)端口還無法用到，這些大量的端口存在不僅會(huì)對(duì)工作人員實(shí)際連線帶來困難，而且還會(huì)造成技術(shù)資源的浪費(fèi)時(shí)間，與智能電網(wǎng)節(jié)能和環(huán)保的要求不相符。

四、智能變電站繼電保護(hù)的優(yōu)化措施

（一）就地化間隔保護(hù)

在智能變電站中，當(dāng)需要進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)備安裝時(shí)，需要將其安裝在被保護(hù)設(shè)備的附件，這樣可以充分地遵循就地化原則，不僅可以有效地縮短事故發(fā)生時(shí)繼電保護(hù)設(shè)備反應(yīng)時(shí)間，而且有利于最大限度地降低事故所帶來的損失。在當(dāng)前新型一體化微機(jī)線路鋪設(shè)時(shí)，通常都需要與變壓器保護(hù)措施同時(shí)進(jìn)行，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)被保護(hù)設(shè)備的合理配置，這樣可以有效地提高智能變電站運(yùn)行的平穩(wěn)性，確保人員和設(shè)備的安全。另外，當(dāng)前新型保護(hù)裝置通常采用的都是電纜采集數(shù)據(jù)的方式，利用數(shù)字化處理時(shí)不僅在時(shí)間上具有一定的優(yōu)勢(shì)，而且分配和調(diào)配時(shí)能夠充分地借助于計(jì)算機(jī)，能夠在最短時(shí)間內(nèi)保證繼電保護(hù)設(shè)備的啟動(dòng)，有效地提高了設(shè)備的安全性。

（二）站域保護(hù)功能的應(yīng)用

站域保護(hù)就是在同一網(wǎng)絡(luò)支配下，利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)調(diào)動(dòng)全站信息，在收到來自危險(xiǎn)的微機(jī)信號(hào)時(shí)，計(jì)算機(jī)及時(shí)的開啟傳統(tǒng)的后備保護(hù)，而且由于整個(gè)過程全部采用電信號(hào)的方式來傳遞信息，所以后備保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間很短，能夠滿足智能化發(fā)電站的靈敏性要求，還會(huì)實(shí)現(xiàn)電路的實(shí)時(shí)保護(hù)功能。

（三）優(yōu)化站內(nèi)設(shè)備，減少不必要的端口

當(dāng)前我國(guó)智能變電站中所使用的較多電氣設(shè)備都是進(jìn)口國(guó)外的一些知名企業(yè)，這些設(shè)備在技術(shù)上雖然十分先進(jìn)，但由于生產(chǎn)過程中是依照本國(guó)變電站為模型來進(jìn)行制造的，這就需要我們?cè)谶x購(gòu)過程中要注重技術(shù)的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、設(shè)備的兼容性和單位能耗等諸多問題，在確保設(shè)備質(zhì)量的同時(shí)，還要確保智能變電站內(nèi)部的設(shè)備實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，盡量地降低設(shè)備的復(fù)雜程度，減少一些不必要的端口，這不僅有利于更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的操作，而且與智能變電站節(jié)能環(huán)保的要求也相符。需要針對(duì)當(dāng)前我國(guó)智能變電站初期的實(shí)際水平，來對(duì)站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行合理配置，實(shí)現(xiàn)資源的有效節(jié)約。

五、結(jié)束語

智能變電站繼電保護(hù)為維持所有設(shè)備正常運(yùn)行的前提，在對(duì)其進(jìn)行研究時(shí)，需要針對(duì)智能變電站所具有的特點(diǎn)進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)，從不同角度進(jìn)行研究，選擇對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行優(yōu)化，降低各項(xiàng)因素對(duì)保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行效果的影響，確保所有保護(hù)動(dòng)作維持在正常狀態(tài)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 蔡澤祥，王海柱.智能變電站技術(shù)及其對(duì)繼電保護(hù)的影響[J]. 機(jī)電工程技術(shù) ，2012（05）：1-4.

[2] 吳娟.智能變電站繼電保護(hù)配置的分析與探討[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā) ，2014（28）：53-54+61.

[3] 張小俊，陳艷.淺談智能變電站技術(shù)及其對(duì)繼電保護(hù)的影響[J].通訊世界，2013（21）：187-188.