電力系統(tǒng)中智能變電站的繼電保護(hù)技術(shù)

文/楊景偉，鄭州向心力通信技術(shù)股份有限公司

1 導(dǎo)言

智能變電站是在傳統(tǒng)變電站的基礎(chǔ)上，借助相關(guān)的智能設(shè)備，使其所包含的各種數(shù)據(jù)從源頭上真正實現(xiàn)數(shù)字化，使相關(guān)方面的信息處理方面實現(xiàn)自動化，使電網(wǎng)得到合理調(diào)節(jié)，以便能正常發(fā)電的現(xiàn)代化變電站。本文主要針對智能變電站技術(shù)及其對繼電保護(hù)的影響進(jìn)行分析。

2 智能變電站技術(shù)及繼電保護(hù)技術(shù)

2.1 智能變電站概述

一般來說，我們所說的智能變電站技術(shù)是指：一種利用數(shù)字化和自動化技術(shù)確保變電站信息實現(xiàn)高效采集與傳輸?shù)募夹g(shù)，作為我國電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的重要方向，智能變電站技術(shù)促進(jìn)了協(xié)議統(tǒng)一化、信息網(wǎng)絡(luò)化、設(shè)備智能化、運(yùn)行自動化以及網(wǎng)絡(luò)化的有效實現(xiàn)。通過運(yùn)用智能變電站技術(shù)，工程造價得以有效降低，傳統(tǒng)變電站電磁互感器相關(guān)問題也得到了有效解決，電力技術(shù)實現(xiàn)了新的發(fā)展。相關(guān)研究表明，智能變電站包含了三個層面：過程層、間隔層以及站控層，只有將這三個層面建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)連接通道，才可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，而確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定的關(guān)鍵在于變電站中的過程層。

2.2 智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)

智能變電站繼電保護(hù)中的數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理工作主要是依靠繼電保護(hù)技術(shù)中的軟硬件條件。數(shù)字核心部件是智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵，數(shù)字核心部件相當(dāng)于一臺小型計算機(jī)，其能夠有效的對多個變電站繼電保護(hù)控件進(jìn)行高效的控制與處理；此外，模擬量輸入接口控件也是繼電保護(hù)裝置的一個重要部件，它實現(xiàn)了以信息采集為重要條件的計算機(jī)與外部控件的相互連接。

3 智能變電站技術(shù)對繼電保護(hù)的影響

相比于傳統(tǒng)的變電站，智能變電站技術(shù)對繼電保護(hù)的影響，主要有以下幾個方面：

3.1 二次信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸代替了傳統(tǒng)的二次電纜硬連接，改變了繼電保護(hù)數(shù)據(jù)的傳輸方式，二次信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸實現(xiàn)了設(shè)備的信息共享，使跨間隔保護(hù)更加便捷，能夠?qū)崿F(xiàn)繼電保護(hù)的跨間隔以及跨電站；另外，網(wǎng)絡(luò)化傳輸提升了數(shù)據(jù)保護(hù)的實時性和可靠性。

3.2 繼電保護(hù)數(shù)據(jù)的處理和利用方式發(fā)生了變化：智能變電站中，IEC61850的應(yīng)用實現(xiàn)了不同設(shè)備間的互聯(lián)、互通、互操作甚至是互換，這就促成了IED設(shè)備和二次信息的分離。

3.3 由電磁式互感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮邮交ジ衅鳎^電保護(hù)源數(shù)據(jù)的性質(zhì)發(fā)生了變化。這就需要對電磁互感器傳變特性設(shè)計的一些算法以及整定原則做出相應(yīng)的調(diào)整和改善；還需要對電子式互感器采樣就地數(shù)字化可能造成的數(shù)據(jù)同步、延遲等問題進(jìn)行評估。

4 智能變電站技術(shù)對繼電保護(hù)的影響分析

智能告警與故障分析。在繼電保護(hù)系統(tǒng)中，智能變電站技術(shù)可以發(fā)揮智能告警、故障分析的作用。智能變電站技術(shù)設(shè)置了專家知識庫，對專家提供的智能告警和故障分析內(nèi)容進(jìn)行存放，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會自動啟動智能告警系統(tǒng)提示，并準(zhǔn)確分析出故障所在。

提供輔助。虹橋ASCS變電站中的智能輔助管理系統(tǒng)對繼電保護(hù)提供了很好的輔助作用。對于變電站現(xiàn)有的輔助系統(tǒng)來說，智能變電站可以實現(xiàn)其統(tǒng)一接入和控制，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中分析處理。智能巡檢。虹橋變電站運(yùn)用的是智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，它可以對可見光圖像和紅外圖像進(jìn)行自動采集，并進(jìn)行分析存儲，對于機(jī)器人采集到的圖像，還可以通過動態(tài)顯示。在巡檢過程中，可以對機(jī)器人的運(yùn)動和云臺動作進(jìn)行手動控制，并對其方位和運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實時顯示。通過機(jī)器人的電源狀態(tài)，可以分析繼電保護(hù)的運(yùn)行狀態(tài)，并對其異常情況進(jìn)行報警。

5 智能變電站技術(shù)特征與架構(gòu)體系的分析

5.1 智能變電站技術(shù)特征主要有三方面：

（1）在相關(guān)的電流、電壓方面的數(shù)據(jù)采集可通過某些裝置實現(xiàn)自動化，并且終端得到的所有數(shù)據(jù)都具備數(shù)字化特點，這樣就使變電站真正實現(xiàn)智能化，所有的冗余信息會集成化，同時也會使變電站的監(jiān)視、保護(hù)、故障檢查等方面得到統(tǒng)一控制，不再是借助于獨立裝置分別進(jìn)行控制。可以說智能化變電站技術(shù)減少了硬件設(shè)備的冗余，節(jié)省了相關(guān)方面的成本投入，另外，信息的集成化，使得信息可以分享的范圍增大。（2）將體積比較小的電氣量檢測系統(tǒng)和智能開關(guān)設(shè)備系統(tǒng)結(jié)合在一起，在使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到緊湊的同時，也使兩者的功能疊加到一起，使整體功能得到提升和優(yōu)化。（3）智能化變電站利用相關(guān)的信息技術(shù)，對變電站的所有裝置的工作狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)測收集，然后和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對比，確定工作失控處，也就是故障點，這有便于維修人員及時發(fā)現(xiàn)故障，及時維修。

5.2 智能變電站架構(gòu)體系

智能變電站的架構(gòu)體系是不同于傳統(tǒng)的變電站的，主要有五部分祖成，準(zhǔn)確的說是三層兩網(wǎng)絡(luò)，三層指的是站控層、過程層和間隔層，兩網(wǎng)絡(luò)指的是站控層和過程層網(wǎng)絡(luò)。其中過程層包含的是智能化開關(guān)以及電子互感器這樣的一次設(shè)備，主要作用就是對各種設(shè)備運(yùn)作進(jìn)行檢測，檢測目的：（1）查看其是否出于正常的工作狀態(tài)；（2）采集設(shè)備運(yùn)作時的信息。間隔層中的設(shè)備主要是起監(jiān)控作用的相關(guān)設(shè)備，對變電站中比較重要的裝置進(jìn)行監(jiān)控，以便維修人員能通過監(jiān)控錄像，及時發(fā)現(xiàn)其處于非正常工作狀態(tài)的原因，這對變電站的正常運(yùn)作也起到了保護(hù)作用。站控層的主要目的就是使變電站的所有信息資源得到統(tǒng)一控制，而不是由單一的裝置獨立控制，主要通過人機(jī)交互設(shè)備以及數(shù)據(jù)前置機(jī)等設(shè)備來實現(xiàn)。

6 結(jié)束語

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)開始向智能化自動化方向發(fā)展，作為電網(wǎng)發(fā)展中的重要組成部分，智能變電站在繼電保護(hù)中有重要的影響。因此，必須要把握智能變電站技術(shù)的主要特點，并就智能變電站技術(shù)對繼電保護(hù)產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，了解目前繼電保護(hù)中智能變電站技術(shù)的應(yīng)用。在實際生產(chǎn)中，電網(wǎng)企業(yè)也要加強(qiáng)繼電保護(hù)中智能變電站技術(shù)的應(yīng)用，并不斷完善繼電保護(hù)工作中的不足，推動我國電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。