智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究

孫學(xué)斌 凌飛鴻 章江海 呂洋 蘇慶

摘要：隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)和科技的持續(xù)提升，民眾的生活和工作給電力體系提出了更高的要求，為了確保變電站內(nèi)部繼電的安全，需要對(duì)智能型變電站內(nèi)部的繼電維護(hù)體系進(jìn)行可靠性探究，進(jìn)而提升智能型變電站內(nèi)部繼電維護(hù)體系的平穩(wěn)性，更好地增加智能型變電站的供電質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);可靠性

智能變電站采用先進(jìn)的采集與控制設(shè)備，通過光纜網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)字信息，完成自動(dòng)控制、智能動(dòng)作等功能。由于二次設(shè)備與采集信號(hào)的差異，繼電保護(hù)系統(tǒng)與傳統(tǒng)變電站也存在很大不同，所以智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性尤為重要。

1. 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)主要由電子式互感器、合并單元、交換機(jī)和智能終端 4 大部分構(gòu)成。（1）繼電保護(hù)系統(tǒng)中的電子互感器相較于傳統(tǒng)的互感器，更能保證故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性，促進(jìn)電力系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。同時(shí)，光纜對(duì)于傳統(tǒng)電纜的替換，使系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益更加可觀。而且，電子式互感器擁有數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，對(duì)變電站的智能化發(fā)展有重要的意義。（2）合并單元是信息數(shù)據(jù)由電子式互感器傳遞至保護(hù)裝置的中間環(huán)節(jié)，有著無法替代的重要作用，使互感器和保護(hù)裝置間不再需要復(fù)雜的接線，在節(jié)約了資金的同時(shí)也有效地保障了二次設(shè)備數(shù)據(jù)的有效共享。（3）交換機(jī)是智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的核心部分，能通過通信通道，達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?。?）智能終端能大力提高電力系統(tǒng)預(yù)防和監(jiān)測(cè)故障的能力，對(duì)電力系統(tǒng)的故障檢修有重要的意義。

2. 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析

系統(tǒng)的可靠性分析一般面向系統(tǒng)內(nèi)部組件的環(huán)境，其可靠性體現(xiàn)在功率達(dá)標(biāo)、自我修復(fù)能力、故障幾率可控、確定組件的使用壽命以及其他修復(fù)所需時(shí)間等方面。其中，組件系統(tǒng)是否可靠主要通過三個(gè)方面進(jìn)行判定。第一，該系統(tǒng)能夠在特定情況下，在一定時(shí)間范圍內(nèi)達(dá)到指定功率的概率;第二，系統(tǒng)設(shè)備在長久時(shí)間內(nèi)是否能夠達(dá)到規(guī)定功率，或在系統(tǒng)處于異常狀態(tài)下，能否通過自我修復(fù)快速恢復(fù)運(yùn)行;第三，在系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行中，故障時(shí)間的平均值能否用于判斷下一次發(fā)生故障的大致時(shí)間，在維護(hù)過程中做到及早防范。

3. 提升智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的方法

3.1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，因此，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。基于變壓器系統(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。

3.2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。

3.3間隔層中繼電保護(hù)的提高

變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)通常會(huì)應(yīng)用雙重化配置，著重的關(guān)注后備保護(hù)，確保通信配置的運(yùn)行狀況。在整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中，需要對(duì)后備保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在一定的范圍之內(nèi)，對(duì)端母線和相連線路進(jìn)行保護(hù)，應(yīng)對(duì)不同的問題制定不同的跳閘策略。對(duì)系統(tǒng)當(dāng)中的全部電壓進(jìn)行等級(jí)分配，必要時(shí)予以技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，保障智能電網(wǎng)的運(yùn)行整體情況。制定多個(gè)運(yùn)行方案，應(yīng)對(duì)智能變電站機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)所遇到的問題，確保對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行全方位的保護(hù)。

3.4優(yōu)化系統(tǒng)的冗余性設(shè)計(jì)

在繼電保護(hù)過程中，系統(tǒng)冗余的優(yōu)化能更大程度地避免系統(tǒng)錯(cuò)動(dòng)和拒動(dòng)問題的出現(xiàn)，進(jìn)而促進(jìn)系統(tǒng)的可靠性。繼電保護(hù)系統(tǒng)的冗余性增強(qiáng)可以從以下 2 個(gè)方面著手：（1）利用以太網(wǎng)交換機(jī)中的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)控;（2）根據(jù)變電站網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求的不同，基于總線結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)和星型結(jié)構(gòu)這 3 個(gè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行合理選擇應(yīng)用?？偩€結(jié)構(gòu)可以有效地減少接線，但同時(shí)冗余性有待提高，在使用中對(duì)時(shí)間長度的要求較大;環(huán)形結(jié)構(gòu)由于其環(huán)路上的任意點(diǎn)都能提供冗余，冗余性較好，但是收斂時(shí)間較長，對(duì)系統(tǒng)的重構(gòu)影響較大;而星型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是等待時(shí)間短、沒有冗余度，其可靠性比較低。針對(duì) 3 種結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)結(jié)合自身需求進(jìn)行合理選擇，才能提高變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。此外，在優(yōu)化系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理分析自己的投入率，在提高系統(tǒng)可靠性的同時(shí)注意經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)。

3.5優(yōu)化線路保護(hù)配置與合理開展巡查檢查工作

優(yōu)化線路保護(hù)配置與合理開展巡查檢查工作可以采取以下措施：（1）針對(duì)線路保護(hù)配置工作，可采用集中式和后備式 2種方式，相關(guān)人員通過對(duì)電壓間隔單元的保護(hù)和通信系統(tǒng)的監(jiān)控，可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中產(chǎn)生的問題并解決，以提高智能電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性;（2） 在智能化的發(fā)展下，對(duì)人力資源的需求變小，但其仍是電力系統(tǒng)運(yùn)行不可或缺的因素。在提升智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的工作中，應(yīng)注意巡查檢查工作的開展，成立具有專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)的巡檢工作小組，同時(shí)，制定完善的巡檢制度和措施，將巡檢工作落到實(shí)處，明確巡檢人員的工作職責(zé)。實(shí)現(xiàn)巡檢人員對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的全面巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的問題和故障，進(jìn)而確保繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

4.結(jié)束語

綜上所述，在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，需要通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的記錄，確保系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性。從多個(gè)角度對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行分析，可以對(duì)幾點(diǎn)保護(hù)系統(tǒng)有更加深入的了解，總結(jié)保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，制定行之有效的解決措施，保障智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，完善就能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)，使智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定、可持續(xù)的發(fā)展。

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