智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

渠國(guó)州++向峰

【摘 要】當(dāng)今社會(huì)電力能源已經(jīng)成為人類生產(chǎn)生活不可獲取的物質(zhì)，其重要程度是不言而喻的。伴隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電力行業(yè)也隨之獲得了較好的發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)含量越來越高。目前，我國(guó)正在積極建設(shè)智能電網(wǎng)，其中繼電保護(hù)可靠性會(huì)在很大程度上影響智能電網(wǎng)建設(shè)的效果。本文主要從繼電保護(hù)中的變電站層配置角度進(jìn)行了深入分析，還探討了繼電保護(hù)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)以及電子式互感器的適應(yīng)性，最后舉例說明了繼電保護(hù)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；繼電保護(hù)；可靠性

導(dǎo)言

隨著我國(guó)的不斷發(fā)展，目前我國(guó)已經(jīng)逐漸的擺脫了傳統(tǒng)電網(wǎng)的模式，逐漸的應(yīng)用智能化的模式。它是以傳統(tǒng)變電站為基礎(chǔ)，將自動(dòng)化技術(shù)和信息化的技術(shù)在變電站中運(yùn)用，將變電站保護(hù)裝置進(jìn)行提升，進(jìn)而令人們的需求得到了滿足；變電站的智能化模式不僅為人們?cè)谏钌蟿?chuàng)造了便利，在電力企業(yè)上更是產(chǎn)生了非常大的作用，為我國(guó)的電力事業(yè)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1. 110kV智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)優(yōu)化原則

與220kV變電站相比，110kV變電站無論是在接線形式還是設(shè)備方面都更加簡(jiǎn)單。因而在優(yōu)化110kV智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)時(shí)，必須要嚴(yán)格按照國(guó)家電網(wǎng)相關(guān)規(guī)定來進(jìn)行，要確保智能變電站繼電保護(hù)實(shí)施方案的選擇性、安全性、快速性、靈敏性和可靠性。110kV智能變電站的過程SV網(wǎng)、過程層GOOSE網(wǎng)以及站控層MMS網(wǎng)需要保持完全的獨(dú)立性，在對(duì)接繼電保護(hù)裝置和以上部分時(shí)也要注意其數(shù)據(jù)接口控制器的獨(dú)立性。在設(shè)置110kV電壓等級(jí)的單母線、雙母線分段等接線形式的電子式電壓互感器時(shí)，在客觀條件允許的情況下，可以選擇將電子式電流和電壓互感器分別安裝到各線路中以及變壓器間隔中。對(duì)于110kV電壓等級(jí)而言，選用保護(hù)測(cè)控一體化設(shè)備會(huì)更好，在安裝保護(hù)設(shè)備時(shí)，首先要對(duì)其進(jìn)行篩選，所選取的保護(hù)裝置必須要擁有集成智能終端功能，在終端使用單套配置。對(duì)于110kV智能變電站主變壓器各側(cè)的合并單元來說，需要使用冗余配置，同時(shí)將單套配置使用到其它間隔合并單元上。110kV智能變電站的繼電保護(hù)故障錄波裝置以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置中應(yīng)當(dāng)帶有合并單元、過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)信息，與此同時(shí)還要將錄波器和網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置數(shù)據(jù)接口控制器與SV網(wǎng)、過程層GOOSE網(wǎng)以及站控層MMS網(wǎng)一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)要保證各控制器的獨(dú)立性。

2. 110kV智能變電站繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)

2.1構(gòu)架

隨著我國(guó)變電站的發(fā)展，傳統(tǒng)變電站逐漸被取締，智能變電站漸漸興起。與傳統(tǒng)變電站不同，智能變電站的繼電保護(hù)裝置的核心是過程網(wǎng)絡(luò)，遵循IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)功能來劃分，智能變電站的構(gòu)架主要包括三部分：①站控層；②間隔層；③過程層。其中站控層與間隔層之間，間隔層與過程層之間，站控層與過程層之間都會(huì)構(gòu)成站控層與過程層網(wǎng)絡(luò)。在這三部分中，站控層的作用是傳輸整定值召喚，同時(shí)也用于修改和錄波文件的傳送。過程層的作用是傳輸采樣值，同時(shí)負(fù)責(zé)傳輸跳閘、開關(guān)狀態(tài)量和閉鎖信號(hào)。智能變電站的過程層需要保持足夠的定時(shí)性與可靠性，這也會(huì)對(duì)智能變電站各項(xiàng)功能的正常運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響。

2.2數(shù)據(jù)幀傳輸

在我國(guó)傳統(tǒng)變電站中，繼電保護(hù)裝置中含有采樣以及命令信號(hào)通道，想要使達(dá)到穩(wěn)定的保護(hù)效果，就需要借助于通道固定延時(shí)和裝置處理速率所構(gòu)成的傳輸延時(shí)。與傳統(tǒng)變電站不同，現(xiàn)代智能變電站的繼電保護(hù)裝置則是通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的形式來傳輸采樣值，同時(shí)獲取開關(guān)狀態(tài)量，下達(dá)跳閘值指令。這一過程的介質(zhì)是交換機(jī)和光纖，通信過程由過程層網(wǎng)絡(luò)來完成。由此可見，對(duì)于現(xiàn)代智能變電站而言，工程層網(wǎng)絡(luò)的重要性是不言而喻的，從中也可以看出工程層網(wǎng)絡(luò)對(duì)于智能變電站的必須性。

3.智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)可靠性優(yōu)化方案

雖然該縣智能變電站的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)新的階段，傳統(tǒng)變電站也正逐漸為智能變電站所取代著，然而不可避免的，該縣智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)方面依然存在著很多不足的地方，需要進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于該縣智能變電站而言，想要對(duì)其繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以從提升安全性、提升可靠性、提升實(shí)時(shí)性以及提升同步性等四個(gè)方面入手。

3.1提升安全性

當(dāng)前該縣智能變電站的繼電保護(hù)裝置都是使用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系來設(shè)計(jì)的，然而由于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系是統(tǒng)一的，這就意味著本縣智能變電站身處于完全透明的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里。眾所周知互聯(lián)網(wǎng)中存在著很多的風(fēng)險(xiǎn)，這些風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)在日常運(yùn)行過程中可能會(huì)遭受到來自互聯(lián)網(wǎng)中的攻擊而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。與此同時(shí)，本縣智能變電站的相關(guān)信息也有可能遭到泄露。針對(duì)于此，該縣智能變電站要對(duì)系統(tǒng)安全性進(jìn)行提升。在安全性方面，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系并沒有做出相關(guān)的規(guī)定，也就是說，想要提升該縣智能變電站的系統(tǒng)安全性，就必須要對(duì)以往管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，隨后針對(duì)安全性方面采取對(duì)應(yīng)措施，最終達(dá)到優(yōu)化效果。

3.2提升可靠性

雖然當(dāng)前該縣智能變電站的繼電保護(hù)已基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)，保護(hù)結(jié)構(gòu)里的電力電子設(shè)備可以顯著地提升智能變電站的安全性和穩(wěn)定性，進(jìn)而為社會(huì)大眾提供所需的電力資源。然而當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)機(jī)構(gòu)還是要根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)計(jì)并選擇電力電子設(shè)備，進(jìn)而使電力電子設(shè)備的合理性和應(yīng)用效果達(dá)到最大，盡可能地避免外界因素影響到電力電子設(shè)備，從而規(guī)避一些信息不同步或電磁兼容問題，這些問題往往會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。針對(duì)于當(dāng)前智能變電站電子設(shè)備易受影響的現(xiàn)狀，技術(shù)人員要通過選用穩(wěn)定性較高的光纜等方式提升系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不良情形時(shí)，要及時(shí)發(fā)出預(yù)警并采取應(yīng)對(duì)動(dòng)作。

3.3提升實(shí)時(shí)性

對(duì)于智能變電站繼電保護(hù)裝置來說，實(shí)時(shí)性特點(diǎn)是非常重要的。在設(shè)計(jì)智能變電站保護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)合并器鏈路傳播延時(shí)或交換機(jī)交換延時(shí)等現(xiàn)象，這些問題將會(huì)導(dǎo)致智能變電站數(shù)字化互感器傳輸效果降低，增大傳輸誤差。究其根本，數(shù)字式互感器傳輸效果降低的原因在于合并器排隊(duì)和交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)合并器傳輸完數(shù)據(jù)信息后，往往會(huì)經(jīng)過一段排隊(duì)處理的時(shí)期，在接受采集器通信時(shí)也往往會(huì)產(chǎn)生額外等待時(shí)間。不僅如此，由于智能變電站系統(tǒng)中交換機(jī)的性能差異，質(zhì)量較差的交換機(jī)在工作時(shí)也會(huì)出現(xiàn)延時(shí)現(xiàn)象。在轉(zhuǎn)發(fā)信息時(shí)，只有當(dāng)一幀數(shù)據(jù)完全發(fā)送后才會(huì)進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)發(fā)，這樣就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)實(shí)時(shí)性降低，因此需要借助于一定措施來提升智能變電站實(shí)時(shí)性。

3.4提升同步性

在建設(shè)智能變電站繼電保護(hù)裝置并且使用該裝置運(yùn)行時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)很多數(shù)據(jù)同步性問題。數(shù)據(jù)同步性問題主要是指合并單元輸出的數(shù)據(jù)采樣信號(hào)中含有時(shí)間信息，這時(shí)想要避免電氣量相位和幅值上存在的誤差，就必須要優(yōu)化智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)在相同時(shí)間點(diǎn)獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)信息的目的。如果同步信號(hào)丟失了，那么就會(huì)導(dǎo)致最終得到的數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。由此可見，當(dāng)設(shè)計(jì)這部分時(shí)，必須要考慮到過流和過壓保護(hù)問題。這種保護(hù)原理是非常簡(jiǎn)單的，保護(hù)動(dòng)作行為只是要求輸入信號(hào)的幅值要確保無誤，在同步信號(hào)方面并沒有太大的要求。這樣一來，即使同步信號(hào)在保護(hù)動(dòng)作中丟失，最終也不會(huì)影響到保護(hù)動(dòng)作的正常進(jìn)行。

4.結(jié)束語

繼電保護(hù)對(duì)于智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有非常重要的作用，智能變電站未來發(fā)展的大方向之一就是各個(gè)設(shè)備的繼電保護(hù)，因此，加大對(duì)于繼電保護(hù)研究的力度有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。智能電網(wǎng)發(fā)展速度非?？?，電力技術(shù)也是日新月異，社會(huì)對(duì)于智能變電站相關(guān)要求日益提升，為了滿足社會(huì)對(duì)于智能變電站的需求，有必要針對(duì)智能變電站各設(shè)備繼電保護(hù)進(jìn)行深入研究。

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