智能變電站繼電保護(hù)若干問(wèn)題研究

李延?xùn)| 張亮 馬慧芳 張蓓蕾

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在變電站中也得到了廣泛的應(yīng)用。智能變電站是未來(lái)變電站發(fā)展的必然趨勢(shì)，而變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)不可或缺的組成部分，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行及電能的穩(wěn)定供應(yīng)有著重要的影響。繼電保護(hù)是智能變電站運(yùn)行過(guò)程中的重要工作內(nèi)容，雖然目前已引起人們的注意，但還存在很多問(wèn)題。本文主要先對(duì)當(dāng)前智能變電站繼電保護(hù)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，進(jìn)而探討相關(guān)的優(yōu)化改進(jìn)策略。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);優(yōu)化改進(jìn);策略探討

引言

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，其運(yùn)行過(guò)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(mén)所面臨的重要問(wèn)題。

1智能變電站的特點(diǎn)

智能變電站主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：①以通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化以及全站信息數(shù)字化為基本要求;②具有智能調(diào)節(jié)、電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、協(xié)同互動(dòng)以及在線分析決策等功能;③可靠性高：高度的可靠性是智能變電站的基本要求之一，智能變電站是一個(gè)完整的系統(tǒng)，當(dāng)某一個(gè)部分或是某一個(gè)設(shè)施出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行也會(huì)受到影響，因此智能變電站內(nèi)的所有設(shè)備都具有高度的可靠性，從而為系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障;④交互性良好：智能變電站在完成信息的采集和分析后，不僅能將這些信息在內(nèi)部進(jìn)行共享，而且還能在更高級(jí)的系統(tǒng)之間進(jìn)行互動(dòng)。

2關(guān)于繼電保護(hù)

2.1繼電保護(hù)的概念

繼電保護(hù)是通過(guò)檢測(cè)電力系統(tǒng)中發(fā)生的異常情況或是故障，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或是將故障進(jìn)行切除或隔離。由于這一過(guò)程中會(huì)使用一些有觸點(diǎn)的繼電器對(duì)電力系統(tǒng)或相關(guān)元件（如發(fā)電機(jī)、變壓器及輸電線路等）進(jìn)行保護(hù)，從而避免其被損壞，因此稱為繼電保護(hù)。繼電保護(hù)裝置一般是由測(cè)量元件、邏輯環(huán)節(jié)以及執(zhí)行輸出等三個(gè)部分組成，且其在技術(shù)上應(yīng)滿足選擇性、速動(dòng)性、靈敏性及可靠性，從而更好的實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。

2.2繼電保護(hù)的基本原理

繼電保護(hù)裝置的功能一般要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后的電氣物理量的變化來(lái)通過(guò)相應(yīng)的原理實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際的電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，其前后電氣物理量的變化有———電流增大、電壓降低、測(cè)量阻抗發(fā)生變化以及電流和電壓之間的相位角發(fā)生改變等。根據(jù)這些變化，繼電保護(hù)裝置會(huì)構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù)，如母線繼電保護(hù)、變壓器繼電保護(hù)、發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)等。

3當(dāng)前智能變電站繼電保護(hù)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

3.1設(shè)備接口連線不合理，光線聯(lián)系不穩(wěn)定

變電站的設(shè)備數(shù)量較多，不同設(shè)備的接口終端也較多，并且在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，同一段間隔的SV插件采樣和GOOSE設(shè)備之間的接口連線須連在不同的設(shè)備之間，這不僅給實(shí)際操作帶來(lái)了難度，而且還加大了設(shè)備接口連線連接的不合理性。此外，保護(hù)裝置、合并單元以及智能終端之間的光纖聯(lián)系終端或不穩(wěn)定也是常見(jiàn)的問(wèn)題，主要原因有外力原因（如硬物擠壓）導(dǎo)致保護(hù)裝置與智能終端之間的光纖損壞，或者保護(hù)裝置的SV插件或GOOSE插件損壞。SV插件的采樣值、GOOSE插件的開(kāi)關(guān)量需要不間斷的、實(shí)時(shí)大量運(yùn)輸，因此對(duì)插件的質(zhì)量要求較高，當(dāng)插件出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題或是出現(xiàn)損壞時(shí)都會(huì)對(duì)繼電保護(hù)裝置造成影響。

3.2合并單元、智能終端故障

在智能變電站中，合并單元、智能終端并不是只對(duì)應(yīng)一個(gè)保護(hù)裝置，也會(huì)存在一對(duì)多的情況。例如：當(dāng)某條線路上的合并單元出現(xiàn)損壞時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的保護(hù)裝置也會(huì)停止運(yùn)行，與此同時(shí)，與其有聯(lián)系的母線上的保護(hù)裝置也會(huì)根據(jù)線路檢修的運(yùn)行方式來(lái)選擇終止保護(hù)功能或是其他。

3.3硬件及室外裝置老化

現(xiàn)階段，有些智能變電站由于投運(yùn)時(shí)間較早，因此會(huì)出現(xiàn)硬件及室外裝置老化的現(xiàn)象。如一些合并單元、智能終端的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性較差，無(wú)法滿足電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行要求。此外，室外裝置老化主要表現(xiàn)在智能控制柜出現(xiàn)大量積塵或出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象，這些都加速了設(shè)備的老化。

4智能變電站繼電保護(hù)的優(yōu)化改進(jìn)策略探討

4.1合理設(shè)置設(shè)備接口連線

在進(jìn)行設(shè)備接口連線的設(shè)置時(shí)，應(yīng)確保同一段間隔的SV插件采樣和GOOSE設(shè)備之間的接口連線在不同的設(shè)備之間進(jìn)行，并對(duì)相關(guān)插件的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)。此外，在智能變電站中，除了一些就地化配置的合并單元、智能終端與一次設(shè)備之間仍然使用電纜之外，其他的應(yīng)使用光纖電纜代替，并做好電纜的維護(hù)工作，防止齊備污染和損壞。

4.2實(shí)施合并單元隔離措施

合并單元主要為保護(hù)裝置提供交流采樣數(shù)據(jù)，類似于常規(guī)微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)采樣。在一次設(shè)備帶電運(yùn)行、間隔合并單元故障或進(jìn)行不停電保護(hù)裝置校驗(yàn)時(shí)，安全隔離范圍應(yīng)包括所有接收該合并單元交流采樣數(shù)據(jù)的保護(hù)測(cè)控裝置。例如某線路合并單元故障，在檢修前應(yīng)退出該間隔對(duì)應(yīng)的線路保護(hù)及該合并單元對(duì)應(yīng)的母差保護(hù)。對(duì)于線路保護(hù)而言，本間隔合并單元故障造成保護(hù)裝置采樣異常，保護(hù)功能已閉鎖，為防止保護(hù)裝置誤動(dòng)，故將對(duì)應(yīng)保護(hù)裝置退運(yùn)。對(duì)于母差保護(hù)而言，在一次設(shè)備帶電運(yùn)行情況下，某線路間隔采樣異常，會(huì)使得母差保護(hù)計(jì)算產(chǎn)生差流，很可能造成母差保護(hù)誤動(dòng)，故將母差保護(hù)退運(yùn)。

4.3做好繼電保護(hù)裝置版本及軟壓板的校對(duì)工作

在優(yōu)化改進(jìn)智能變電站繼電保護(hù)的過(guò)程中，應(yīng)做好繼電保護(hù)裝置版本的校對(duì)工作，以確保設(shè)備的硬件和軟件版本是否為國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)檢測(cè)的版本，如若不是，則應(yīng)及時(shí)上報(bào)更改。此外，還應(yīng)加強(qiáng)機(jī)電保護(hù)裝置軟壓板的校對(duì)工作。在智能變電站中，除了置檢修狀態(tài)這一功能使用硬壓板外，其他的都應(yīng)改為軟壓板形式，并增加SV接收軟壓板。在此之前，應(yīng)認(rèn)真核對(duì)軟壓板的正確性，從而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.4線路保護(hù)裝置隔離措施

一次設(shè)備帶電運(yùn)行，在某線路保護(hù)裝置故障隔離時(shí)，應(yīng)首先斷開(kāi)“線路保護(hù)啟動(dòng)失靈”保護(hù)回路，需要退出線路保護(hù)啟動(dòng)失靈保護(hù)發(fā)送軟壓板及母差保護(hù)接收該間隔啟動(dòng)失靈開(kāi)入接收軟壓板;其次，應(yīng)與對(duì)側(cè)線路保護(hù)隔離，兩側(cè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)跳閘改信號(hào)并斷開(kāi)縱聯(lián)通道，以避免線路保護(hù)誤發(fā)遠(yuǎn)跳信息;再次，退出保護(hù)裝置與本間隔合并單元間的SV接收軟壓板，退出保護(hù)裝置與本間隔智能終端間的GOOSE發(fā)送軟壓板;最后退出該線路保護(hù)裝置的重合閘功能，避免保護(hù)誤動(dòng)。

4.5智能終端隔離措施

智能變電站智能終端是保護(hù)測(cè)控等裝置對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行控制和狀態(tài)量采集的接口。某線路智能終端故障隔離時(shí)，應(yīng)調(diào)整受影響的保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)（如將該套智能終端對(duì)應(yīng)的線路保護(hù)、母差保護(hù)由跳閘改信號(hào)），退出本套智能終端的出口硬壓板，退出重合閘功能。此外，由于雙套冗余配置的兩套過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)間沒(méi)有聯(lián)系，因此在一次設(shè)備帶電運(yùn)行、一套智能終端退運(yùn)的情況下，應(yīng)斷開(kāi)兩套智能終端間的重合閘啟動(dòng)和閉鎖回路。

結(jié)束語(yǔ)

智能變電站繼電保護(hù)安全措施的制定和實(shí)施是智能變電站二次系統(tǒng)運(yùn)維的一項(xiàng)重要內(nèi)容。智能變電站保護(hù)相比于常規(guī)微機(jī)保護(hù)有著顯著的差異，傳統(tǒng)作業(yè)方式面臨巨大的轉(zhuǎn)變，這給現(xiàn)場(chǎng)繼電保護(hù)運(yùn)維人員帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文重點(diǎn)分析了智能變電站的組成特點(diǎn)和各繼電保護(hù)設(shè)備的安全隔離方法，最后討論了安全措施制定的原則，期望能為執(zhí)行智能變電站二次設(shè)備安全措施提供一定的參考。

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