智能變電站繼電保護(hù)研究

陳永剛

(天津泰達(dá)電力有限公司 天津300457)

0 引 言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)水平的提高以及電力系統(tǒng)及其自動化的發(fā)展，人們對于電力需求逐漸增加，傳統(tǒng)變電站由于其設(shè)計(jì)初期存在的缺陷及落后性已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代化電網(wǎng)的要求。此時(shí)，智能變電站逐步進(jìn)入人們的視線，變電站的智能化也成為發(fā)展趨勢，繼電保護(hù)將在智能電站的運(yùn)維及建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用。在智能化發(fā)展中，將在傳統(tǒng)繼電器式繼電保護(hù)裝置的基礎(chǔ)上建立變電站數(shù)字系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變電站的智能化。在智能電站中，繼電保護(hù)利用智能電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的保護(hù)，將使繼電保護(hù)功能更加完善可靠。

1 智能變電站特點(diǎn)

智能變電站可以及時(shí)對設(shè)備故障情況進(jìn)行跟蹤，隨著智能化設(shè)備的大規(guī)模使用，站內(nèi)基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化及規(guī)范化建設(shè)。智能變電站還能夠通過在線監(jiān)測的功能，及時(shí)對出現(xiàn)的狀況進(jìn)行處理，以避免因事故造成更大損失，利用該功能保證運(yùn)行的可靠性。

隨著電力設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展，要求變電站具備信息及時(shí)傳遞、故障自動檢測等新功能，智能電站需要采用人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信等高新技術(shù)完成變電站內(nèi)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲、分析，進(jìn)而在監(jiān)控中心建立監(jiān)控管理平臺，以此實(shí)時(shí)監(jiān)控站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀況。智能電站的存在，實(shí)現(xiàn)了變電站內(nèi)單元信息的相互交流，提升信息共享的能力，相比老式變電站有了質(zhì)的飛躍。

2 智能變電站繼電保護(hù)

2.1 繼電保護(hù)發(fā)展歷程

關(guān)于繼電保護(hù)的研究，主要是通過其內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能及時(shí)判斷電網(wǎng)運(yùn)行中的不正?；蛘吖收蠣顟B(tài)，并及時(shí)控制切除故障設(shè)備與非故障設(shè)備之間的聯(lián)系，使故障的影響最小化。隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，繼電保護(hù)經(jīng)歷了 5個(gè)主要發(fā)展階段，依次為機(jī)電型、整流型、晶體管型、集成電路型、微機(jī)型。在國內(nèi)，微機(jī)型繼電保護(hù)是應(yīng)用范圍最廣的類型，最早產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代，到了 90年代逐漸走向成熟并廣泛應(yīng)用達(dá)到批量生產(chǎn)狀態(tài)。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字處理器的應(yīng)用逐步廣泛，DSP以其先進(jìn)的芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)、快速的運(yùn)算速度、數(shù)據(jù)處理能量強(qiáng)等優(yōu)勢，應(yīng)用于繼電保護(hù)算法中要比 CPU效果更好，所以當(dāng)今主流是以DSP技術(shù)為核心。隨著智能電站的發(fā)展，關(guān)于繼電保護(hù)裝置在智能變電站中的應(yīng)用研究逐漸增多，如根據(jù)變電站電壓類型的不同來研究繼電保護(hù)，對智能變電站繼電保護(hù)裝置的可靠性研究，對智能變電站在線監(jiān)測的研究等。

2.2 智能電站繼電保護(hù)技術(shù)

2.2.1 智能傳感技術(shù)

在智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢下，智能傳感器的出現(xiàn)為解決繼電保護(hù)中存在的問題提供了便利。將智能傳感技術(shù)應(yīng)用在繼電保護(hù)功能中，使其采集信息能力有了很大提升，通過該技術(shù)的應(yīng)用，對信息數(shù)據(jù)采集有很大幫助，從而提高了智能電站設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。

2.2.2 廣域保護(hù)技術(shù)

廣域保護(hù)技術(shù)是基于域?qū)崿F(xiàn)對域內(nèi)繼電保護(hù)信息進(jìn)行收集并進(jìn)行域內(nèi)外的綜合評判。通過廣域保護(hù)技術(shù)能夠完成對該范圍內(nèi)的自動化控制，以此來保證智能電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。廣域保護(hù)技術(shù)在保護(hù)動作實(shí)施上優(yōu)勢明顯，具有快速性、敏捷性，能夠提高繼電保護(hù)裝置工作響應(yīng)的速動性。通過利用廣域保護(hù)技術(shù)，可以大幅提升電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)解決問題的能力。

2.2.3 保護(hù)系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)

保護(hù)系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)通過其重構(gòu)功能，實(shí)現(xiàn)在線及時(shí)將繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)進(jìn)行完善和配置。保護(hù)重構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用，保證了繼電保護(hù)技術(shù)能夠同相應(yīng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)契合，使繼電保護(hù)裝置能夠穩(wěn)定可靠運(yùn)行。隨著用電量、電能質(zhì)量的提升，對于繼電保護(hù)功能上也增加了越來越多的要求和制約。除了要求其具備傳統(tǒng)功能，還需要能夠完成系統(tǒng)重構(gòu)，在發(fā)生繼電保護(hù)原件由于故障或是其他原因無法正確動作的情況下，能夠完成自動化查找替代部件，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置功能的正常運(yùn)行，完成其本職工作，避免事故產(chǎn)生。應(yīng)用保護(hù)系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)，為電網(wǎng)及智能電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

2.3 智能電站繼電保護(hù)的優(yōu)劣

智能變電站繼電保護(hù)功能的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)變電站孤立存在、單一化的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，解決了設(shè)備重復(fù)配置產(chǎn)生的資源浪費(fèi)問題。相比于傳統(tǒng)變電站中的繼電保護(hù)，智能電站中繼電保護(hù)對站內(nèi)信息實(shí)現(xiàn)了共享，能夠降低成本。此外，智能電站內(nèi)整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)重量、體積及結(jié)構(gòu)上都有改進(jìn)，系統(tǒng)的維護(hù)、配置以及工程的實(shí)施也更加便捷，實(shí)現(xiàn)了對變電站內(nèi)設(shè)備的優(yōu)化配置。相關(guān)設(shè)備的檢修更具科學(xué)性和可行性，智能變電站可以及時(shí)、有效地獲取電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)、動作信息、智能電子裝置的故障以及信號回路的狀態(tài)等。通過運(yùn)用智能化設(shè)備裝置，實(shí)現(xiàn)對所有功能單元實(shí)時(shí)狀況的監(jiān)控，有效實(shí)現(xiàn)信息盲區(qū)的采集。由于智能變電站建設(shè)處于起步階段，新技術(shù)、新設(shè)備制造仍不成熟，設(shè)計(jì)理念上存在欠缺，智能電站繼電保護(hù)的應(yīng)用需要進(jìn)一步研發(fā)。