智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的研究

汪謙

摘要：智能變電站與原來的變電站相比，無論是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，還是在繼電保護(hù)系統(tǒng)方面，都存在很大的差異，需要相關(guān)人員進(jìn)一步分析和了解。從智能變電站及其繼電保護(hù)系統(tǒng)的概念入手，加強(qiáng)對(duì)該新型變電站技術(shù)基本架構(gòu)及其技術(shù)特征的了解，并在此基礎(chǔ)上，全面分析其繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，充分保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);可靠性;互感器

0背景

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，其運(yùn)行過程的穩(wěn)定程度在很大程度上影響著電網(wǎng)的質(zhì)量。而繼電保護(hù)系統(tǒng)是智能變電站的重要組成部分，其運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性又將在很大程度上決定智能變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性。在這種情況下，如何保障繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，成為了相關(guān)單位及各部門所面臨的重要問題。

1.智能變電站及其繼電保護(hù)系統(tǒng)

智能變電站一般由兩個(gè)層面構(gòu)成，分別為一次設(shè)備和二次設(shè)備。主要以數(shù)字化管理和智能化管理為主，則主要為網(wǎng)絡(luò)化管理，這兩個(gè)層面的共同管理，使得智能變電站呈現(xiàn)功能分散、數(shù)據(jù)共享的特點(diǎn)。智能變電站的架構(gòu)主要分為兩個(gè)部分：過程層、間隔層和站控層和過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)。過程層主要包括變壓器、斷路器、互感器等一次設(shè)備和合并單元及智能終端等智能組件，主要是為了完成一些與一次設(shè)備相關(guān)的任務(wù)。間隔層主要以二次設(shè)備為主要構(gòu)成元件，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的接收、匯總以及傳輸?shù)裙δ?同時(shí)，還能對(duì)某些一次設(shè)備進(jìn)行操作閉鎖和保護(hù)控制。站控層則主要是通過人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)間隔層中二次設(shè)備的控制和管理。兩網(wǎng)則主要是處理設(shè)備層與設(shè)備層之間的通信，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的站內(nèi)傳輸和共享。

2.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的重要意義

可靠性是指元件系統(tǒng)在一定環(huán)境和時(shí)間范圍內(nèi)，無故障地完成規(guī)定功率。智能變電站是智能電網(wǎng)建設(shè)工作中的關(guān)鍵部分，而繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行影響著智能變電站的工作情況。智能變電站主要通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)中涉及許多智能電子設(shè)備，并且對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性、安全性和可靠性有很高的要求。智能變電站的運(yùn)行過程中，運(yùn)行環(huán)境、數(shù)據(jù)信息的細(xì)微改變會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重的大影響。繼電保護(hù)系統(tǒng)能在電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生問題時(shí)，根據(jù)故障發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)，發(fā)揮其隔離功能，使電力系統(tǒng)避免受到電流、電壓等的危害，進(jìn)而保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，保證智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行至關(guān)重要，提升智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性勢(shì)在必行。

3.提升智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的策略

3.1通過數(shù)字化保障繼電保護(hù)的性能

加強(qiáng)重視互感器的傳輸性能，以減少互感器故障，降低其他因素對(duì)繼電保護(hù)造成的影響。這能夠保證傳輸電氣量信息的真實(shí)性和有效性，同時(shí)提高繼電保護(hù)裝置的性能。合理利用數(shù)字化，通過數(shù)字化的組網(wǎng)方式分析和計(jì)算數(shù)據(jù)，可以有效提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而保證繼電保護(hù)的性能。

3.2提升繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)

總線結(jié)構(gòu)中的交換機(jī)可以通過端口和其他交換機(jī)進(jìn)行連接。一般情況下，IED端口的速度沒有上端口快，且交換機(jī)的最大數(shù)量由系統(tǒng)最大延時(shí)決定。當(dāng)主交換機(jī)和其他交換機(jī)進(jìn)行連接時(shí)，能夠有效縮短系統(tǒng)的等待時(shí)間。這種結(jié)構(gòu)不具有冗余度，在出現(xiàn)故障時(shí)，可能會(huì)造成所有IED信息的遺失，環(huán)形結(jié)構(gòu)交換機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能夠自行組成閉環(huán)。當(dāng)連接點(diǎn)突發(fā)故障問題時(shí)，它可以利用其充足的冗余度進(jìn)行調(diào)節(jié)。信息在被傳遞的過程中會(huì)進(jìn)行多方面工作，需要消耗寬帶對(duì)其進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)內(nèi)部有一個(gè)管理交換機(jī)，主要是向交換機(jī)發(fā)送相應(yīng)指令，使交換機(jī)自行檢測(cè)環(huán)路。信息在環(huán)路中傳送的時(shí)候會(huì)停止流動(dòng)，從而終止傳輸。

3.3提高智能變電站母線保護(hù)

智能變電站母線保護(hù)是斷電保護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，母線裝置的可靠性會(huì)對(duì)智能變電站的正常運(yùn)行帶來影響。為提高智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，需要使保護(hù)系統(tǒng)具備合理的冗余結(jié)構(gòu)。冗余性會(huì)受保護(hù)裝置和通信網(wǎng)絡(luò)的冗余度的影響。對(duì)于物理層次，對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)，可以發(fā)揮出特有的優(yōu)勢(shì);采用雙以太網(wǎng)并行的保護(hù)技術(shù)，可以使其具備的冗余優(yōu)勢(shì)得到更好地體現(xiàn)。智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以采取多種型式，科學(xué)合理地選用結(jié)構(gòu)型式可以更好地提高冗余度。冗余裝置是提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵措施，任何型式的變電站都離不開冗余設(shè)計(jì)。可以利用兩套繼電保護(hù)系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)終端保護(hù)設(shè)置、數(shù)據(jù)交換機(jī)及合并單元，以提高系統(tǒng)的保護(hù)性能。

4提升智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的方法

4.1提升變壓器保護(hù)的可靠性

電力系統(tǒng)對(duì)電壓額度有一定的要求，確保電壓額度的準(zhǔn)確性才能保證電力系統(tǒng)供配電的正常運(yùn)行。在實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的有效控制的過程中，變壓器系統(tǒng)的運(yùn)用起著決定性的作用，故而提升變壓器保護(hù)的可靠性對(duì)保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行起著重要的作用?；谧儔浩飨到y(tǒng)對(duì)變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的重要作用，在變電站配置變壓器的過程中，可以采取分布式的方法進(jìn)行配置，這樣可以分散變壓器系統(tǒng)的壓力，可以避免由于變壓器承受過大壓力而出現(xiàn)問題。而在繼電保護(hù)系統(tǒng)的后期配置中，需要將分散配置與集中式配置進(jìn)行結(jié)合，以此來降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)變壓器對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)作用，進(jìn)而提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

4.2做好過程層的繼電保護(hù)

過程層的繼電保護(hù)主要是通過對(duì)電力系統(tǒng)中母線、變壓器和配電線路等進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)降低電力系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)電力調(diào)度系統(tǒng)實(shí)施必要的保護(hù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的目的。通常來說，繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性能保證電力系統(tǒng)在發(fā)生波動(dòng)時(shí)，保護(hù)定值穩(wěn)定，從而保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。但是，在智能變電站中存在著大量一次設(shè)備的應(yīng)用，在此過程中，應(yīng)注意開關(guān)與硬件的分離，保證開關(guān)和硬件的相對(duì)獨(dú)立性，進(jìn)而對(duì)變電站母線和輸電線路實(shí)施保護(hù)。在實(shí)際的繼電保護(hù)工作中，可以通過多段線路保護(hù)的方式對(duì)智能變電站母線和變壓器保護(hù)進(jìn)行定義。在變電站主站采樣的同時(shí)，進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)調(diào)整，保證采樣數(shù)據(jù)的適用性和可靠性。

4.3間隔層中繼電保護(hù)的提高

將雙重化裝置運(yùn)用到變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，對(duì)后備保護(hù)進(jìn)行集中配置，是做好間隔層繼電保護(hù)，提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的有效措施。后備保護(hù)系統(tǒng)能為變電站后備設(shè)備、開關(guān)失靈及相鄰范圍內(nèi)的線路和端母線提供保護(hù)，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的故障和問題進(jìn)行精確的診斷，并提供及時(shí)有效的解決辦法。除此之外，可以在技術(shù)手段允許的情況下，將智能變電站的電壓等級(jí)進(jìn)行集中配置，使其適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行的具體情況。

4.4可視化技術(shù)的運(yùn)用

為提高智能變電站繼電保護(hù)可靠性，需要對(duì)故障實(shí)現(xiàn)有效處理。雖然信息技術(shù)得到了巨大進(jìn)步，但是很多繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)和處理還采用表格和數(shù)據(jù)方式。智能變電站引入可視化技術(shù)對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行監(jiān)控是十分必要的，可以實(shí)時(shí)對(duì)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警和運(yùn)行數(shù)據(jù)采集。繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生運(yùn)行故障時(shí)，需要對(duì)中間節(jié)點(diǎn)文件形成的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行準(zhǔn)確采集，以全面分析故障，從而確定故障原因。為工程技術(shù)人員提供準(zhǔn)確的排查記錄信息，針對(duì)故障情況制定切實(shí)可行解決措施。

5.結(jié)語

綜上所述，隨著近年來我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，在信息技術(shù)深入發(fā)展的今天，智能變電站已成為我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。為了進(jìn)一步保障我國(guó)智能變電站的安全正常運(yùn)行，加強(qiáng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性成為當(dāng)前建設(shè)的重要內(nèi)容。通過對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析，從硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)中，采取有效措施增強(qiáng)該系統(tǒng)日常運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)而為我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展提供安全保障。

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