探究110kV智能變電站繼電保護的運行維護

陳武

湖南長遠鋰科股份有限公司 湖南長沙 410000

當(dāng)前電網(wǎng)技術(shù)不斷的發(fā)展，我國目前新建的變電站均為智能變電站。通過智能變電站的建設(shè)，有效實現(xiàn)了各級電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，以我國的特高壓電網(wǎng)為基礎(chǔ)，讓通信技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)實現(xiàn)了集成化，是當(dāng)前的一種新型電網(wǎng)模式。智能變電站在運行過程中能夠為人們提供質(zhì)量更高的電力資源，但在智能電網(wǎng)中對繼電保護的要求也非常高，很多智能變電站的繼電保護系統(tǒng)仍存在一定問題，且智能電網(wǎng)運行中繼電保護也沒有有效的實現(xiàn)普及，因此，需要加強對智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)的分析，明確繼電保護的重要性，應(yīng)用恰當(dāng)?shù)拇胧┞鋵嵵悄茏冸娬镜睦^電保護全過程管理。

1 110kV智能變電站繼電保護系統(tǒng)的特點

110kV智能變電站繼電保護系統(tǒng)的核心任務(wù)是妥善處理供電系統(tǒng)中出現(xiàn)的各類故障，從而保證供電系統(tǒng)的可靠運行。智能變電站繼電保護系統(tǒng)具有較好的靈敏性，一旦供電系統(tǒng)當(dāng)中的某個電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，繼電保護系統(tǒng)可以立即作出反應(yīng)。一般來講，110kV智能變電站繼電保護系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成：智能終端、電子互感器與合并單元等。若智能變電站繼電保護系統(tǒng)發(fā)生運行故障，系統(tǒng)能夠立即分離電網(wǎng)和相關(guān)保護裝置，而且可有效監(jiān)控智能變電站，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，系統(tǒng)能夠自動發(fā)出警報信號，提醒相關(guān)人員進行維修[1]。

2 110KV智能變電站繼電保護系統(tǒng)面臨的若干問題

2.1 計算失誤及人為失誤

計算失誤是當(dāng)前智能變電站繼電保護系統(tǒng)中面臨的重要問題，出現(xiàn)計算失誤將會讓智能變電站繼電保護系統(tǒng)面臨非常大的風(fēng)險。因此，在實際的過工作過程中，必須要加強對計算失誤現(xiàn)象的控制，有效的保障智能變電站繼電保護運行安全性與穩(wěn)定性。通常情況下，計算失誤出現(xiàn)的主要原因是對繼電保護系統(tǒng)定值整定計算出現(xiàn)故障。

2.2 在線狀態(tài)檢修準(zhǔn)確性比較低

智能變電站繼電保護系統(tǒng)之中，如果光纖穩(wěn)定性能比較差，會影響繼電保護系統(tǒng)的安穩(wěn)運行，從實踐角度來分析，若光纖發(fā)生破損，保護設(shè)備與智能終端間的繼電保護系統(tǒng)會喪失部分功能。當(dāng)GOOSE與SV插件發(fā)生故障，智能變電站繼電保護系統(tǒng)也會喪失功能。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的主要原因是系統(tǒng)的在線狀態(tài)檢修不準(zhǔn)確導(dǎo)致的，為了保證110kV智能變電站繼電保護系統(tǒng)安全運行，檢修人員需要加強定期檢修，提高系統(tǒng)在線狀態(tài)檢修的精確性。

2.3 越級跳閘及延時跳閘

智能變電站繼電保護中的越級跳閘和延時跳閘是最為常見的故障。在繼電保護系統(tǒng)運行時，開關(guān)保護部分出現(xiàn)錯誤，將會造成越級跳閘。通過對當(dāng)前電網(wǎng)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，負荷越集中的地方越容易發(fā)生越級跳閘故障。另外，智能變電站中的某一部分線路出現(xiàn)短路時，繼電保護系統(tǒng)將會出現(xiàn)拒動現(xiàn)象，這一情況將會導(dǎo)致線路短路現(xiàn)象嚴重化，為了對電網(wǎng)進行保護，繼電保護裝置將會出現(xiàn)延時跳閘[2]。

3 提高110kV智能變電站繼電保護的運行維護水平的有效措施

3.1 保護網(wǎng)跳閘延時分析

保護網(wǎng)跳閘延時發(fā)生，主要有兩個決定因素，報文發(fā)送及網(wǎng)絡(luò)傳輸延時。報文發(fā)送延時主要為裝置通信處理器報文處理延時。在通過智能變電站使用工程動模的方式進行測試后發(fā)現(xiàn)，裝置各個端口處理延時為25μs，即第一個端口處理延時達到25μs，第二個則為50μs，以此進行類推。網(wǎng)絡(luò)傳輸延時問題多是因為多處延時構(gòu)成，主要包含如下因素，交換機存儲轉(zhuǎn)發(fā)出現(xiàn)延時的情況?，F(xiàn)階段，智能變電站所使用交換機都是轉(zhuǎn)發(fā)存儲原理，進行單臺交換機延時的計算時，可以直接用幀長比于傳輸速度得到計算結(jié)果，假若使用光口為100Mb/s，最大幀長為1522b，同行部幀頭8b，交換及轉(zhuǎn)發(fā)存儲的延時則為122μs；如果是千兆端口存儲，則轉(zhuǎn)發(fā)延時則為12s。交換機的交換出現(xiàn)延遲，交換延遲為固定的值，主要受到交換機優(yōu)先功能、芯片處理等功能速度影響，工業(yè)以太網(wǎng)交換機的延遲一般為10μs以下。光纜傳輸發(fā)生延遲，主要由光纜長度影響，以光纜長度比與光纜光速，光纜光速即是光速的2/3，就能得到延時值。例如，1km的光纜，傳輸?shù)难訒r大約在5μs。交換機幀排隊發(fā)生延時，幀沖突主要在廣播以太網(wǎng)中出現(xiàn)，以太網(wǎng)交換機和隊列結(jié)合，進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，能夠使得共享性以太網(wǎng)幀沖突問題得到解決，幀排隊延時問題則可以通過幀優(yōu)先級設(shè)置解決。

3.2 正常狀態(tài)下繼電保護運行維護技術(shù)

智能變電站運行過程中，繼電保護運行維護技術(shù)，成為強化電力系統(tǒng)安全運行重要的載體，繼電保護運行維護技術(shù)主要由以下裝置和系統(tǒng)組成，裝置包括繼電保護裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機以及報文分析儀裝置，系統(tǒng)為變電站監(jiān)控系統(tǒng)。工作人員應(yīng)對上述裝置和系統(tǒng)進行定期的巡視，根據(jù)巡視情況實施具體的措施，保證裝置和系統(tǒng)具備保護功能。工作人員借助電子設(shè)備，構(gòu)建信息管理體系，通過信息技術(shù)收集相關(guān)信息，一旦線路出現(xiàn)安全故障，信息管理系統(tǒng)會在第一時間內(nèi)發(fā)出預(yù)警，工作人員按照流程處理出現(xiàn)的故障。在處理過程中，系統(tǒng)可將處理時采用的技術(shù)以及出現(xiàn)的相關(guān)信息參數(shù)，以電子數(shù)據(jù)的方式存儲在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。此外，工作人員應(yīng)對使用的光纖實施檢修和維護措施，保證光纖的運行能力優(yōu)于傳統(tǒng)的電纜能力。

3.3 繼電保護裝置

繼電保護裝置對實時可靠性要求高。保護通過SV報文接收電流、電壓信號，應(yīng)直接采樣：保護通過GOOSE報文實現(xiàn)裝置之間狀態(tài)和跳合閘命令信息傳遞，對于單間隔的保護應(yīng)直接跳閘，涉及多間隔的保護宜直接跳閘，對于啟失靈、閉重信號等間隔層設(shè)備間信號可采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸。保護裝置通過MMS報文與站控站層設(shè)備直接通信，保護裝置的功能投退和出口連接片均采用軟連接片，軟連接片支持遙控。應(yīng)該注意的是智能終端檢修壓板投入，則智能終端上傳的所有信息均帶Test的品質(zhì)位。那么線路故障時，保護裝置發(fā)送動作信息給智能終端，智能終端雖然接收到保護動作信息，但不做處理，相當(dāng)于傳統(tǒng)變電站的開關(guān)拒動[3]。

3.4 軟壓板的管理

在智能變電站中，對繼電保護裝置的檢修，需要做好檢修壓板的保留，其他的壓板可以換為軟壓板，有效的實現(xiàn)智能變電站繼電保護的遠程投退。對軟壓板的管理主要是對軟壓板的保護裝置和配置情況進行分析，有效的對軟壓板投退運行情況進行管理，保障繼電保護中的保護裝置能夠與監(jiān)控后臺相匹配，堅決杜絕因匹配不一致而出現(xiàn)的遠程投退錯誤。

3.5 過程層中的繼電保護

在110kV智能變電站中，其對電路的保護主要是以站控層、間隔層和過程層作為著手點的，根據(jù)《智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范》的要求，110kV智能變電站站控層網(wǎng)絡(luò)與過程層網(wǎng)絡(luò)完全獨立配置，組網(wǎng)方式為單星型高速以太網(wǎng)，通信規(guī)約采用DL/T860標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率為100Mbps。

站控層MMS/GOOSE網(wǎng)絡(luò)，過程層SV網(wǎng)絡(luò)，過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)完全獨立，繼電保護裝置接入不同的網(wǎng)絡(luò)時采用完全獨立的數(shù)據(jù)接口控制器。對時智能變電站繼電保護與站控層信息交互采用DL/T860（IEC61850）標(biāo)準(zhǔn)，建立全站統(tǒng)一模型、統(tǒng)一規(guī)則、統(tǒng)一配置，提供系統(tǒng)配置工具和裝置配置工具，配置工具能對配置文件進行合法性檢查，生成的配置文件能夠通過SCL的schema驗證。

3.6 定期維修，保證110kV智能變電站繼電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行

為了保證智能變電站繼電保護系統(tǒng)的安穩(wěn)運行，要求繼電保護系統(tǒng)運維人員具備良好的專業(yè)技能，所以，企業(yè)要對繼電保護運維人員進行專業(yè)技能培訓(xùn)，保證作業(yè)更加規(guī)范，提升繼電保護運維人員的綜合素養(yǎng)。由于部分110kV智能變電站繼電裝置的運行時間過長，針對這些裝置，運維人員需制定出科學(xué)的檢修措施，并定期進行維修。繼電保護系統(tǒng)運維人員要定期進行巡檢，并制定出科學(xué)的檢查項目，認真按照檢查規(guī)劃進行維修，在保證繼電裝置可靠運行的同時，不斷減少繼電保護裝置出現(xiàn)較大運行故障的概率。通過對110kV智能變電站繼電保護裝置進行定期維護，可以有效延長繼電裝置的運行時間，減小外界不利因素對110kV智能變電站繼電系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

4 結(jié)語

總而言之，在我國電力事業(yè)發(fā)展中，110kV智能變電站通過采用繼電保護裝置，可有效保障電氣一次系統(tǒng)的安全使用與高效運行。作為電力領(lǐng)域工作人員，必須不斷提高自身的專業(yè)能力與綜合素質(zhì)，使110kV智能變電站中的繼電保護系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定、安全，從而使其在我國電力領(lǐng)域中發(fā)揮出更大的作用。