智能變電站繼電保護(hù)失效機(jī)理與薄弱環(huán)節(jié)研究

李曉暉

摘 要：智能變電站中新技術(shù)應(yīng)用下，其繼電保護(hù)的結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)方法以及運(yùn)檢模式相較于傳統(tǒng)變電站均有所改變，智能變電站繼電保護(hù)的失效機(jī)理與薄弱環(huán)節(jié)也相應(yīng)變化。本文探討了智能變電站繼電保護(hù)的挑戰(zhàn)與優(yōu)勢，研究了智能變電站繼電保護(hù)的失效因素及其機(jī)理，確定了智能站繼電保護(hù)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，有助于運(yùn)檢人員針對薄弱環(huán)節(jié)重點把控，提升繼電保護(hù)可靠性，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);失效機(jī)理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.142

智能變電站中新技術(shù)應(yīng)用下，其繼電保護(hù)的結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)方法以及運(yùn)檢模式相較于傳統(tǒng)變電站均有所改變[1]，智能變電站繼電保護(hù)的失效機(jī)理與薄弱環(huán)節(jié)也相應(yīng)變化。

1 智能變電站繼電保護(hù)的挑戰(zhàn)與優(yōu)勢

繼電保護(hù)是保障變電站安全可靠運(yùn)行的最后一道屏障。智能變電站中新技術(shù)的應(yīng)用給繼電保護(hù)的安全可靠運(yùn)行帶了更多新挑戰(zhàn)與問題[2]。

新技術(shù)的應(yīng)用必然會導(dǎo)致新的風(fēng)險點產(chǎn)生，對風(fēng)險點認(rèn)知不足會給變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大隱患。

相較于傳統(tǒng)站，智能站內(nèi)設(shè)備眾多，二次虛回路聯(lián)系密切而且無法直視，給運(yùn)檢人員帶來了更多挑戰(zhàn)。

但是另一方面智能站相較于傳統(tǒng)變電站又具有很多優(yōu)勢[2]：

（1）站內(nèi)智能電子設(shè)備之間實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，集成度更高，更有利于對設(shè)備狀態(tài)與繼電保護(hù)狀態(tài)的監(jiān)測;

（2）全站基于IEC-61850-2標(biāo)準(zhǔn)建模，具有高度的一致性，有望實現(xiàn)在線運(yùn)檢;

（3）利用軟壓板來代替了硬壓板，安全隔離措施更加完善也更便于實現(xiàn);

（4）可實現(xiàn)對二次回路的實時監(jiān)測。

為了更好利用智能變電站的這些優(yōu)勢，需要解決此前的問題，保證智能變電站繼電保護(hù)的安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行。因此，研究智能變電站繼電保護(hù)失效機(jī)理以及薄弱環(huán)節(jié)具有極高的現(xiàn)實意義。

2 繼電保護(hù)失效機(jī)理探討

此前的研究簡單的將繼電保護(hù)失效的原因歸結(jié)于元器件故障或者裝置內(nèi)部模塊的故障[4]。除此類故障外，最主要的就是信息交互失效導(dǎo)致的繼電保護(hù)失效。針對信息交互失效導(dǎo)致繼電保護(hù)出現(xiàn)運(yùn)行失效的六類失效現(xiàn)象，從設(shè)計階段、施工階段以及運(yùn)檢階段分析其原因：

（1）過程層網(wǎng)絡(luò)失效：過程層網(wǎng)絡(luò)在保護(hù)中占有極其重要的地位，需要謹(jǐn)慎對待。在設(shè)計階段中，不存在導(dǎo)致過程層網(wǎng)絡(luò)失效的原因;在施工階段，由于搭建網(wǎng)絡(luò)存在問題、配置錯誤或者性能測試不齊全均可會留下導(dǎo)致過程層網(wǎng)絡(luò)失效的隱患;在運(yùn)檢階段，交換機(jī)故障、通訊參數(shù)配置錯誤、光纖連接錯誤或者網(wǎng)絡(luò)攻擊均可能導(dǎo)致過程層網(wǎng)絡(luò)失效。

（2）虛回路失效：虛端子的連接直接關(guān)系了保護(hù)是否能正確動作。一般虛端子完成后就不會再修改。在設(shè)計階段中，設(shè)計院虛端子模型配置錯誤或者虛端子連接設(shè)計錯誤都有可能存在;在施工階段，廠家連接錯誤的虛端子或者CID文件生成錯誤都導(dǎo)致虛回路失效。

（3）軟壓板失效：智能站內(nèi)軟壓板替代了原有的硬壓板，軟壓板的投入正確直接關(guān)乎著保護(hù)是否能正確動作。在設(shè)計階段中，不存在導(dǎo)致軟壓板失效的原因;在施工階段，由于軟壓板功能調(diào)試不全面、定值錯誤或者最后壓板定值核對出錯均可會導(dǎo)致軟壓板失效;在運(yùn)檢階段，安措制定遺漏、錯投退軟壓板均可能導(dǎo)致軟壓板失效。

（4）檢修機(jī)制失效：檢修壓板的存在給信息的傳遞設(shè)置了一道“閘門”，只有同樣投入檢修壓板的設(shè)備才能互相交互信息;在設(shè)計階段中，不存在導(dǎo)致檢修機(jī)制失效的原因;在施工階段，由于檢修壓板狀態(tài)與所發(fā)報文檢修位核對失敗會導(dǎo)致檢修機(jī)制失效;在運(yùn)檢階段，交換機(jī)故障、通訊參數(shù)配置錯誤、光纖連接錯誤或者網(wǎng)絡(luò)攻擊均可能導(dǎo)致過程層網(wǎng)絡(luò)失效。

（5）“報文有效性判斷”功能失效：報文有效性判斷決定了保護(hù)裝置是否會使用該報文，一般而言只會在施工階段出現(xiàn)問題導(dǎo)致其失效。僅在施工階段，由于對“報文有效性判斷”沒有進(jìn)行充分測試才會留下導(dǎo)致“報文有效性判斷”功能失效的隱患。

（6）信息異常：一般信息異常主要是采樣不同步、裝置對時參數(shù)或者額定延時的影響。僅在運(yùn)檢階段，出現(xiàn)雙AD采樣不一致、報文亂序或者失步報文等信息異常會導(dǎo)致繼電保護(hù)失效。

3 智能站繼電保護(hù)薄弱環(huán)節(jié)研究

將信息交互失敗現(xiàn)象分為兩類，第一類是信息交互失敗，第二類是期望外信息交互[5]，針對這兩類分析失效機(jī)制影響中間的薄弱環(huán)節(jié)。

信息交互失敗現(xiàn)象中，按影響程度排名：（1）過程層網(wǎng)絡(luò)失效的影響因素?zé)o疑是最嚴(yán)重的;（2）裝置的同步對時出現(xiàn)問題的影響相對較大;（3）虛回路失效的影響也相對較大;（4）軟壓板的誤操作影響適中;（5）“報文有效性判斷”功能失效和檢修機(jī)制失效的影響較小。過程層網(wǎng)絡(luò)、虛回路以及安措的布置與恢復(fù)是導(dǎo)致繼電保護(hù)信息交互失敗的薄弱環(huán)節(jié)。

期望外信息交互現(xiàn)象中，按影響程度排名：（1）虛回路失效與軟壓板失效的影響因素?zé)o疑是最嚴(yán)重的;（2）“報文有效性判斷”功能失效的影響相對較大;（3）檢修機(jī)制失效的影響相對適中;（4）軟壓板的誤操作影響適中;（5）過程層網(wǎng)絡(luò)失、安措執(zhí)行與恢復(fù)與裝置對時失敗的影響較小。虛回路、報文的質(zhì)量以及安措的布置與恢復(fù)是導(dǎo)致繼電保護(hù)期望外信息交互的薄弱環(huán)節(jié)。

4 結(jié)論

本文探討了智能變電站繼電保護(hù)的挑戰(zhàn)與優(yōu)勢，研究了智能變電站繼電保護(hù)的失效因素及其機(jī)理，確定了智能站繼電保護(hù)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，有助于運(yùn)檢人員針對薄弱環(huán)節(jié)重點把控，提升繼電保護(hù)可靠性，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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[5]龍翩翩.智能變電站繼電保護(hù)失效模型與在線運(yùn)檢方法研究[D].華南理工大學(xué)，2017.

作者簡介：李曉暉（1986-），女，山東濰坊人，碩士研究生，工程師，從事繼電保護(hù)檢修工作。