智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)綜合標準化研究及建設

仇志 孫喆

摘 要：智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)的應用，提高電力整體運行水平，是現代化電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。智能變電站可以形成智能化的管理平臺，提升電力調度的整體水平。本文主要對智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)進行分析。

【關鍵詞】智能變電站;繼電保護;自動化;變電站

電力是當前人類社會發(fā)展中最重要的能源之一，因此世界各國一直沒有停止對電力系統(tǒng)的研發(fā)，希望能夠更好的提高電力系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。在電力系統(tǒng)中，變電站是其中最主要的組成部分之一，實現其運行的智能化和自動化也是當前電力系統(tǒng)發(fā)展中的重要目標。

1 智能變電站繼電保護系統(tǒng)構成和特點

以IEC61850f議為基礎的智能變電站采用“站控層+間隔層+過程層”這一結構模式，而傳統(tǒng)變電站則使用“站控層+間隔層”的自動化結構體系。傳統(tǒng)變電站與間隔層完成了過程層的工作，但伴隨著智能化時代的來臨，大部分間隔層負責的工作卻被開始向過程層轉移。結構的變更，使得以IEC61850協(xié)議為基礎的智能變電站繼電保護系統(tǒng)基本功能均匯集于過程層、間隔層以及兩者中間過程層網絡當中。智能變電站繼電保護系統(tǒng)主要由如下設備構成：電子式互感設備、合并單元、交換機以及網絡接口等設備及元件。

智能變電站繼電保護系統(tǒng)主要利用電子式互感設備收集所需的數據，之后利用合并單元合并所收集的數據，同時添加同步時鐘傳輸的對時信號，將所得內容進行加密，并按照指定的密文方式通過網絡傳送至保護段。于保護可控制一側，智能終端屬于以此設備，負責確認測控設備及保護設備是否發(fā)出跳閘與合閘的命令，并將所接收的命令交由系統(tǒng)進行判斷。系統(tǒng)確認之后下達控制指令，對斷路器進行控制，收集斷路器有關動作信號并將其傳送至保護裝置當中。

當相關的電力系統(tǒng)發(fā)生了一些故障之時，諸如線路過載運行或者說是設備短路這些情況，那么就一定要保障繼電保護裝置的可靠性，這么做的目的是為了將一些相應的信號能夠及時的發(fā)出去，這樣就可以在對其他的一些電氣設備進行操作的時候就還能夠對故障進行有效的切除，但是對于電力系統(tǒng)來說，出現故障的概率還是比較小的，所以繼電保護裝置的動作一般不會頻率很高，在實際情況中，我們將故障分成兩種，第一種叫做拒動故障，第二種叫做誤動故障，其中拒動故障指的是，電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時候，機電保護裝置沒有辦法執(zhí)行及時有效的動作，從而將故障點進行切除，這樣出現的后果就是電力系統(tǒng)很有可能因此而崩潰;而后者也就是說故障的原因是出自繼電保護裝置本身的特性問題，或者說日常的運行受到了外界的干擾因素影響而發(fā)出了不該發(fā)出的動作。所以對于自動化裝置來說，最主要的作用就是對系統(tǒng)中各種運行參數進行嚴格的監(jiān)督和一定的控制，一般而言，自動化裝置故障就表現為：主要的運行參數沒有辦法準確的測量，傳輸與控制也得不到保障。

2 智能變電站繼電保護系統(tǒng)操作方式

關于測定智能變電站繼電保護系統(tǒng)是否處于正常運行的狀態(tài)，檢修人員往往將檢測的重點置于智能終端以及網絡交換設備等通訊設備當前的運行狀態(tài)檢測之上，同時通過網絡平臺記錄當前該系統(tǒng)的檢測結果，確保結果記錄的有效性。借此完成室外智能控制柜密封效果是否達標的檢測工作，保證智能控制柜的密封效果。針對智能變電站繼電保護監(jiān)測與控制系統(tǒng)內容，檢測人員必須對該系統(tǒng)所用的保護型軟壓板進行細致的檢測，保證該軟壓板確實能夠發(fā)揮其應有的作用。如此一來，智能變電站當中的電子設備處于運行狀態(tài)，壓板的投退行為方能依照對應的程序實現合理的操作方式。工作人員在操作系統(tǒng)之前以及操作完成之后，應對系統(tǒng)的監(jiān)控畫面、軟壓板進行檢測，確認上述設備能夠正常使用，保證繼電保護系統(tǒng)能夠正常運行。此外，工作人員還需在智能變電站繼電保護系統(tǒng)操作時，保證母線刀閘應用的規(guī)范性，同時在投退過程中，保證母線刀閘確實放置于合理的位置之上及其當前并未存在電流。

3 提高智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的方案

3.1 保證繼電保護工作的完成

提高智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的主要方式之一便是在該環(huán)節(jié)中以最短時間完成跳閘系統(tǒng)性工作，同時強化智能變電站內部部分電器設備的保護工作，如變壓設備以及輸電線路等，以此應對智能電網于實際運行過程中需要面臨的風險，盡可能減少智能電網受到的損失，使得電網調度系統(tǒng)的運行更為安全、穩(wěn)定以及可靠。但工作人員在實際工作中應注意如下內容：工作人員需對該系統(tǒng)的基礎功能形成控制，且適當對該系統(tǒng)部分構件、設備以及裝置進行精簡，如用以保護的裝置以及設備等。通常情況下，主保護定值的波動性相對較小，智能變電站處于實際工作中，其不可能出現較大的變化。故而，變電站可以更為安全、穩(wěn)定的工作。但智能變電站中所用的大部分設備均為一次設備。因此，在對其實施繼電保護時，設計人員應確保開關同硬件之間彼此獨立，并采取一定措施保護其獨立性，借此確保母線以及輸電線路可以正常運行。

3.2 保證間隔層中的繼電保護工作

針對繼電保護系統(tǒng)，建議設計人員在設計系統(tǒng)時采用雙重化配置方式設計，而針對后備保護系統(tǒng)，則采用集中配置方式進行設計。后備保護系統(tǒng)的主要工作是確保后備設備能夠正常運行，同時對處于開關失靈狀態(tài)下的設備予以保護。不僅如此，還需保證臨近區(qū)域內同該系統(tǒng)相連接的線路、對端母線可以正常運行，并形成合理、科學的跳閘方式。除此之外，設計人員還需注意智能變電站所有電壓等級的集中配置方面內容，通過集中配置這一方式對變電站進行保護。設計人員通過對技術的調節(jié)，能夠符合智能電網工作的實際需求，同時基于智能電網實際的工作狀態(tài)，設計不同類型的電網運行方案，對智能電網進行更為深入的研究以及分析，從而對智能電網形成有效的保護。

3.3 強化系統(tǒng)的冗余性

強化繼電保護系統(tǒng)的冗余性也是提高繼電保護系統(tǒng)可靠性的主要手段之一。設計人員可選用如下方式實現系統(tǒng)冗余性的提高：其一，設計人員在設計系統(tǒng)過程中，可應用以太網交換設備內包含的數據鏈路層技術，以該技術為參考與輔助技術，研發(fā)不同類型的模式，從而實現各類型目標。其二，通過網路構架的需要強化系統(tǒng)冗余性。構成網絡構架需要由三個基礎網絡構成，其根本目的在于保證繼電保護系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。具體內容如下：第一，針對總線結構而言，設計人員可應用交換設備完成信息數據傳輸工作，使得接線數量明顯降低。但如此一來，系統(tǒng)的冗余度便有所降低。設計應用過程中，只能延緩時間以提高其敏感程度，達到預期要求。第二，針對環(huán)境結構而言，環(huán)路當中任何一點均可以提供一定冗余，但提供的程度之間存在一定差距。設計人員將其同以太網交換設備相結合，便可研發(fā)出管理交換設備，換言之便是生成樹協(xié)議。該結構可以為機電系統(tǒng)的實際工作供應支持系統(tǒng)物理中斷的冗余量，同時對網絡重構形成一定控制，令其處于一定時間范圍當中。但是，環(huán)形結構在實際運行時容易出現漏洞，即時間收斂問題。其需要在收斂緩解消耗較多時間，難以在短時間內完成工作，對系統(tǒng)重構產生一定負面影響。第三，星型結構，該結構無需長時間等待，不存在冗余度。所以，若主交換設備在工作時發(fā)生故障，則信息數據的傳輸必然受到影響。由此可見，該結構可靠性有待提高，不適合大范圍使用。由此可見，繼電保護系統(tǒng)的結構架的設計與選用，必須結合實際情況，選用更為合理的架構，以此提高系統(tǒng)的可靠性。

4 結語

電能是民眾日常生活、工作、學習必不可少的能源之一。因此，繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定性成為民眾關注的重點。智能變電站繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行同智能電網的運行息息相關。故而，電力企業(yè)應不斷提高繼電保護系統(tǒng)的可靠性，進而保證智能電網的穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1] 凌光，儲祥國，張秀鋒，等.基于系統(tǒng)測試觀點的智能變電站與傳統(tǒng)變電站繼電保護比較研究[J].浙江電力，2016（7）：32-36，44.

[2] 篤峻，葉翔，葛立青，等.智能變電站繼電保護在線運維系統(tǒng)關鍵技術的研究及實現[J].電力自動化設備，2016（7）：163-168，175.