智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

摘要：智能電網(wǎng)相對于傳統(tǒng)的電網(wǎng)來說，能夠進一步實現(xiàn)電能的傳輸、管控一體化、自動化，智能電網(wǎng)具有安全、環(huán)保、高效等優(yōu)勢，為建設好智能電網(wǎng)，首先需要建設的就是智能變電站，智能變電站的建設是構(gòu)建智能電網(wǎng)的基礎，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務流”的匯集點，與此同時，繼電保護系統(tǒng)又是使得智能電網(wǎng)高效運行的保障，也就意味著只有智能變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性得到了保障，智能電網(wǎng)的目標才能夠?qū)崿F(xiàn)。

關鍵詞：變電站;繼電保護;特點;可靠性

一、智能變電站的概念和特點

1.1 智能變電站的概念

在智能變電站的建設過程中，現(xiàn)在采用的都是數(shù)字化處理，如信息的采集、處理、輸出等，數(shù)字化處理可以實現(xiàn)通信的網(wǎng)絡化，同時也可以使電力設備具有智能化性能，可以實現(xiàn)自動化運行，具有統(tǒng)一的通信模型。智能變電站與傳統(tǒng)意義上的變電站是有本質(zhì)區(qū)別的，智能變電站的主要特點是智能化和網(wǎng)絡化，由于自動化程度高，所以降低了建設成本。智能變電站改善了變電站的互感器飽和，同時也改善了傳統(tǒng)變電站交直流串擾和電磁兼容問題，因為在智能變電站中引用了智能斷路器、光電互感器和光纜。

1.2 智能變電站繼電保護特點

建設智能電網(wǎng)，智能變電站的出現(xiàn)具有決定性的意義，引入智能變電站可以減少電力系統(tǒng)的運行成本。做為智能變電站中的關鍵環(huán)節(jié)，繼電保護非常重要，傳統(tǒng)的繼電保護模式無法滿足智能變電站的運行要求，必須要引入新的技術和工藝才能滿足智能變電站的需求。智能變電站需要特殊的繼電保護裝置，改進的繼電保護裝置拓展了數(shù)據(jù)的提供途徑，隨之的設備安裝和維護技術也有了一定的改進，操作繼電保護裝置的工程技術人員也要不斷提高相關的專業(yè)知識。智能變電站的繼電保護裝置具有更強的靈活性，要調(diào)試非常多的線路和設備，要掌握主要的調(diào)試操作要點，工程技術人員必須要熟練掌握繼電保護裝置的特點，要對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理進行了解，出現(xiàn)的狀況也要采用正確的調(diào)試方式，只有這樣才能保證繼電保護裝置的正常運行，繼電保護裝置運行正常了，智能變電站才能正常運行。

二、智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

2.1 變壓器配置保護

在電力系統(tǒng)配電過程中，變電站輸送功率的額度是限定的，只有將電壓保持在電壓范圍內(nèi)，電力系統(tǒng)才能正常運轉(zhuǎn)，如果配電過程中變電站的有功出現(xiàn)不足或者過載的情況，將會在很大程度上影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。所以，對整個變電站繼電保護系統(tǒng)而言，變壓器系統(tǒng)必須要重點保護。如果說變壓器系統(tǒng)不能正常工作，整個繼電保護系統(tǒng)也就發(fā)揮不了它應該有的功效及作用。因此，變壓器系統(tǒng)的安全性如果得到保障，那整個繼電保護系統(tǒng)的可靠性也就得到了保證。如果要增強繼電保護系統(tǒng)的可靠性，在變電站配電的過程中，配置變壓器的時候，可以采取分布式的方法進行，如此一來能夠使變壓器系統(tǒng)的壓力得以一定程度上的分散，避免在電力調(diào)節(jié)的過程中由于變壓器承受壓力過大而出現(xiàn)一些問題，比如容量不足、過載等情況。而在繼電保護系統(tǒng)的后期配置過程中，需要與集中式配置方法相結(jié)合來降低系統(tǒng)的復雜性，使變壓器的繼電保護功能得以實現(xiàn)，從而使變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性得以提升。

2.2 母線配置保護

通常來說，母線保護通常包括母線差動保護和開關失靈保護。當母線保護范圍內(nèi)出現(xiàn)短路接地故障，母線上流進流出的電流不平衡時，母線保護把所在母線的元件都斷開，達到隔離故障的目的。智能變電站的母線保護配置一般如下，母線保護各個元件的電流取自各個間隔的合并單元，通過SV網(wǎng)交換機進行信息交互，母線電壓來自母線母線合并單元。各個間隔的起失靈回路通過GOOSE交換機進行信息交互。當母差保護或失靈保護動作時跳開所在母線的各個元件，跳閘信號通過GOOSE交換機將跳閘信息傳至各個間隔的智能終端進行跳閘。像此類保護多元件之間網(wǎng)采網(wǎng)跳方式保護配置，光交換機的運行狀態(tài)和壽命是繼電保護系統(tǒng)可靠性最大的影響因素之一。

2.3 繼電保護系統(tǒng)的線路保護

線路的保護對于繼電保護系統(tǒng)的可靠性而言十分重要。傳統(tǒng)變電站繼電保護系統(tǒng)中，雖然在線路保護方面效果比較明顯，但是安全隱患仍然存在。而智能變電站繼電保護系統(tǒng)中，通過采取縱聯(lián)差動的保護方式能夠在很大程度上使繼電保護系統(tǒng)的可靠性得以保證。并且無論是采用后備式還是集中式，如果配置合理，均能夠使繼電保護系統(tǒng)的功能得以發(fā)揮。在繼電保護系統(tǒng)中，線路本身能夠?qū)νǖ肋M行連接，在智能變電站繼電保護系統(tǒng)中，在保護線路的同時也能夠檢測整個電力系統(tǒng)的運行情況，所以對線路的保護能夠在很大程度上提高繼電保護系統(tǒng)可靠性。而通過采取縱聯(lián)差動的保護方式也是對繼電保護系統(tǒng)可靠性進行提高的一個重要舉措。

三、提高智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性措施

3.1過程層中的繼電保護

過程層的系統(tǒng)性作用主要方式是通過快速跳閘的方式，實現(xiàn)了對變壓器、線路以及母線等裝置的保護，調(diào)試系統(tǒng)更加安全，運行電網(wǎng)大大降低了風險。為了對系統(tǒng)盡可能地減少裝置保護，就要更加注意對過程層的保護，研究其功能。若電力系統(tǒng)的運行有了異常，而主要的保護系統(tǒng)卻沒有很大的變化，一般主保護的定值還是固定不變的，使電力系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定。由于多數(shù)設備屬于一次性的設備，當設計開關時，要注意與硬件區(qū)別開來，讓其單獨完成保護作用的發(fā)揮，在輸電線路以及母線保護上更加有效可靠。

3.2間隔層中的繼電保護

在智能變電站中，繼電保護可以利用雙重化配置的方式，對后備保護系統(tǒng)進行集中配置。變電站的開關以及后備若失靈，就可以啟用后備保護系統(tǒng)，保護了對端母線以及相連區(qū)域間的相鄰線路，進一步通過后備的設備電流，判斷出電網(wǎng)運行出現(xiàn)的故障，做出行之有效的跳閘決策。值得注意的是，為了使電網(wǎng)穩(wěn)定運行，變電站中所有運行方式，要及時調(diào)整技術，配置上采用等級集中制。在分析變電站電網(wǎng)系統(tǒng)前，要設定運行方案，選出最合適的方案，智能變電站就實現(xiàn)了繼電保護。

3.3環(huán)形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)法

環(huán)形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)法就是間隔智能終端會提供信息，母差保護裝置就會接受到來自網(wǎng)絡傳遞的信息。如果使用采樣值組網(wǎng)，母差保護裝置同樣會接收到經(jīng)過合并后的間隔數(shù)據(jù)。當母差保護動作將出口信息發(fā)送給各間隔智能終端后，由于網(wǎng)絡報文的流量的大小是不確定，就會限制住母差保護裝置容納量。由于過程層的交換機要承擔比較多的報文，但是每一臺的交換機接入的單元信息數(shù)量已經(jīng)超出，這就使可靠性降低。為此，就要設置交換機的光纖口或裝置。值得注意的是，同時接入單口時要限制合并單元的數(shù)量，為了接受更多的間隔采樣可以用千兆的交換機或?qū)Χ嘟粨Q機進行分擔帶寬。

四、結(jié)語

隨著時代的發(fā)展和社會的進步，對電力資源的需求持續(xù)增加，與此同時，人們對供電的穩(wěn)定性也提出了更高的要求，智能變電站應運而生，雖然與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站有很多優(yōu)勢，但由于采用了大量的新設備和新技術，也給繼電保護工作帶來了諸多挑戰(zhàn)，這就要求工作人員自身要不斷學習，高度重視繼電保護工作，推動我國智能變電站更好更快發(fā)展。

參考文獻：

[1]王超，王慧芳，張弛，劉瑋，李一泉，何奔騰.數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性建模研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2013（03）.

[2]張照璇.智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析[J].城市建設理論研究（電子版），2015（23）.

作者介紹：

王啟東（1992.4.2-）;性別 男;籍貫 廣東梅州 民族 漢 學歷 大學本科 研究方向 變電站繼電保護技術 單位名稱：廣東電網(wǎng)有限責任公司中山供電局。