試析智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

曾嘉俊

佛山供電局 廣東佛山 528000

與傳統(tǒng)的變電站相比，無(wú)論是智能變電站還是其繼電保護(hù)系統(tǒng)都有著極大的改變，包括在整體結(jié)構(gòu)上和其功能上都有很大的提升，而當(dāng)今電力系統(tǒng)的逐步完善，供電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和輸電線路的加長(zhǎng)，無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)還是生活，繼電保護(hù)系統(tǒng)的重要性呼之欲出，將故障傷害降至最低，有效保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全，確保供電安全。

1 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及其工作原理

智能變電站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)電力信息進(jìn)行合理的采集與處理，智能變電站主要是利用計(jì)算機(jī)控制等方面的技術(shù)，通過(guò)數(shù)字信息使變電站真正達(dá)到可以在線進(jìn)行分析和協(xié)同過(guò)后，對(duì)變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)的智能調(diào)控。完整的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)由八個(gè)大方面組成，其中包括：智能終端、交換機(jī)、斷路器、合并單元、保護(hù)單元、電子互感器、網(wǎng)絡(luò)接口和同步時(shí)鐘源以及其他的結(jié)構(gòu)合并組成。在電力發(fā)生故障后，繼電保護(hù)裝置自動(dòng)檢測(cè)故障原因，驅(qū)動(dòng)斷路器工作，將故障部位與電力系統(tǒng)分離，使故障部位附近的設(shè)備免于損壞，從而保證了供電安全[1]。

1.1 智能終端

智能終端作為電子互感技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的合體可以精準(zhǔn)的接收和處理一些保護(hù)裝置的跳合閘的指令，準(zhǔn)確識(shí)別斷路的運(yùn)行狀態(tài)，可以做到設(shè)備的狀態(tài)檢修，取代了原有的定期檢查和預(yù)防實(shí)驗(yàn)。也可以精準(zhǔn)的查看電力系統(tǒng)內(nèi)部各部分的元件的指標(biāo)、狀態(tài)等相關(guān)的信息，工程師可以第一時(shí)間簡(jiǎn)了解變電站的狀態(tài)，為后期解決電力故障提供信息基礎(chǔ)。

1.2 交換機(jī)

交換機(jī)是智能變電站的最關(guān)鍵的組成部分，傳統(tǒng)的變電站依靠電纜與進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換，而交換機(jī)則取代了傳統(tǒng)的電纜數(shù)據(jù)傳輸，并建立單元傳遞的平臺(tái)，進(jìn)而幫助智能變電站利用通信通道完成系統(tǒng)之間的信息傳遞，提升了數(shù)據(jù)的傳輸效率，也就達(dá)到了“智能”二字的功效。

1.3 合并單元

合并單元的作用是把互感器傳輸來(lái)的信息進(jìn)行重新的整合，將整合完的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖Ｗo(hù)控制裝置上。合并單元是智能變電站的重要環(huán)節(jié)，他可以處理好各種裝置之間的練習(xí)問(wèn)題，從而降低成本。

1.4 電子式互感器

智能變電站在工作時(shí)期所搜集到的網(wǎng)絡(luò)信息，電子式互感器可以精準(zhǔn)的接受并傳輸?shù)胶喜卧?，傳統(tǒng)的電子式互感器采用的是電磁式的結(jié)構(gòu)方式，不過(guò)隨著我國(guó)生產(chǎn)力的飛速發(fā)展，電子式互感器取代了電磁式互感器，該裝置改變了傳統(tǒng)的互感器在使用存在的一些問(wèn)題，從而提高變電站內(nèi)部斷路處的準(zhǔn)確控制程度，保護(hù)了電力系統(tǒng)的正常、安全的運(yùn)行。另一方面，傳統(tǒng)的光纜成本較高，而電子式互感器自帶光纜，且絕緣方式簡(jiǎn)單，提高了安全性也大大降低了成本。

1.5 同步時(shí)鐘源

同步時(shí)鐘源在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中的使用，讓智能變電站實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的時(shí)序。在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生故事時(shí)，能夠?qū)l(fā)生事故的相關(guān)元件的相關(guān)資料準(zhǔn)確的傳輸給智能變電站繼電控制中心，為后面工程師的維序員提供良好的數(shù)據(jù)支持。

2 智能變電站以及其繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性研究及系統(tǒng)分析

智能變電站所采用的是相互獨(dú)立的雙重保護(hù)系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)互不打擾。配備兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的冗余通信協(xié)議，保證了數(shù)據(jù)傳輸和各種信號(hào)的穩(wěn)定傳輸?？煽啃允侵冈谝欢ǖ沫h(huán)境和時(shí)間條件下，繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)智能變電站起到的保護(hù)系統(tǒng)自身任務(wù)完成的相關(guān)概率，對(duì)于其可靠性，我們可以采用可靠性圖框法，它是對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行建模的一種工具，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于理清其中復(fù)雜的邏輯關(guān)系，計(jì)算起來(lái)較為簡(jiǎn)單[2]。為了是智能變電站能在實(shí)際的生活應(yīng)用層面實(shí)現(xiàn)智能化，主變壓器所用的繼電保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)該由計(jì)算機(jī)控制中心的中央處理控制器實(shí)現(xiàn)相關(guān)的控制，所檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)可以作為是否啟動(dòng)繼電保護(hù)器的依據(jù)，從而提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性主變壓器的保護(hù)可靠性。主變器的保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，可以利用最小路集函數(shù)和最小割集函數(shù)控制算法，把每個(gè)電器的正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)引入，從而獲取初主變器的可靠性函數(shù)，再把各種電器的故障率加入進(jìn)來(lái)，從而得到主變器的繼電保護(hù)的可靠度。對(duì)最小路徑集法檢驗(yàn)，可以對(duì)可靠函數(shù)準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)行串聯(lián)。220kV的線路上需要5個(gè)以上的繼電保護(hù)單元，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不好分辨，一些線路為冗余結(jié)構(gòu)，則需要4臺(tái)數(shù)據(jù)交換機(jī)，而110kV的只需要2臺(tái)數(shù)據(jù)交換機(jī)，所以由此可以看出誰(shuí)有更好的可靠性。

3 智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)的提升可靠性措施

3.1 變壓器的保護(hù)

提升變壓器的保護(hù)的可靠性對(duì)于保護(hù)整個(gè)智能變電站的安全運(yùn)行都起到重要的作用，電廠輸送初的電壓是恒定的，但是運(yùn)行電壓不穩(wěn)定的話(huà)，也會(huì)使整個(gè)變電站受到影響，保護(hù)變壓器可以采用微機(jī)保護(hù)和集中配置，微機(jī)保護(hù)技術(shù)成熟，而且集成了保護(hù)、測(cè)控等眾多功能。通過(guò)上傳設(shè)備狀態(tài)、保護(hù)數(shù)據(jù)等信息，對(duì)變電站內(nèi)各個(gè)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新監(jiān)控，人們可以根據(jù)實(shí)際實(shí)現(xiàn)修改相關(guān)值等保護(hù)手段。集中配置的手段則保證了繼電保護(hù)能夠正常完成，實(shí)現(xiàn)非電量的繼電系統(tǒng)保護(hù)[3]。

3.2 母線保護(hù)及組建母線保護(hù)組網(wǎng)

母線裝置是否穩(wěn)定可靠，關(guān)系到智能變電站是否能夠保持其正常的運(yùn)行。對(duì)于母線保護(hù)組網(wǎng)方法，主要利母差保護(hù)的裝置，其作用是可以更加有效的接收到智能終端所發(fā)出的信息，另外采用使保護(hù)系統(tǒng)具有冗余結(jié)構(gòu)和雙以太網(wǎng)并行保護(hù)，可以使其冗余結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)更好地體現(xiàn)[4]。

3.3 接地布置安全可靠性提升

線路接地是保證裝置及電力系統(tǒng)運(yùn)行安全的關(guān)鍵，要確保接地的安全性和可靠性。監(jiān)察時(shí)一定要做到無(wú)遺漏，無(wú)缺陷。接地時(shí)選擇橫截面大的銅線，選擇并測(cè)定接地的安全區(qū)域，以確保接地的全面性和減少對(duì)一次設(shè)備可靠性的影響。

3.4 實(shí)現(xiàn)可視化技術(shù)的運(yùn)用

要在智能變電站中運(yùn)用強(qiáng)力有效可視化技術(shù)，比如自動(dòng)報(bào)警機(jī)制，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也有很大的提升。當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)救護(hù)啟動(dòng)，變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)會(huì)馬上反應(yīng)，查找出故障點(diǎn)并發(fā)出對(duì)斷路器斷路的指令，并收集故障數(shù)據(jù)，完成跳閘。自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)監(jiān)視并提升電力故障的診斷效率，以保護(hù)電力系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行[5]。

3.5 超額電流保護(hù)

在正常的工作之時(shí)，會(huì)有很多各種各樣的因素會(huì)去影響智能變電站去正常的發(fā)揮功能，比如電流超額導(dǎo)致變電站整體的系統(tǒng)中的某一元件或者外部的某一設(shè)備承受不住其電流而產(chǎn)生斷路的情況引起其他元件電流負(fù)荷過(guò)大，導(dǎo)致變電站癱瘓的現(xiàn)象，影響繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。工作人員應(yīng)實(shí)地考察并改進(jìn)配置方法，采取一些的方法，對(duì)各線路中點(diǎn)流量進(jìn)行測(cè)定并監(jiān)控，及時(shí)的將信息發(fā)送到終端來(lái)解決，即可大幅度提升變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.6 繼電保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)線路保養(yǎng)檢查

智能變電站在工作的進(jìn)程當(dāng)中，工作人員要實(shí)地檢查并記錄其內(nèi)部線路的情況。做好預(yù)防檢查的同時(shí)，在采用一些保護(hù)方法讓繼電保護(hù)系統(tǒng)可以不間斷的發(fā)揮自身的作用。對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部所有的線路進(jìn)行檢查并記錄，在第一時(shí)間了解實(shí)際情況，并作出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，才能完成對(duì)間隔單元的穩(wěn)定保護(hù)，進(jìn)而提升整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性[6]。

3.7 加大高新技術(shù)的應(yīng)用程度

高新技術(shù)的發(fā)展在推動(dòng)生產(chǎn)力的同時(shí)也推動(dòng)了電力行業(yè)的發(fā)展，硬件設(shè)備不斷地更新。為智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性提供了技術(shù)支持。國(guó)家在這方面也相當(dāng)重視，在吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和歷年的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充了很多功能，比如在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上增加監(jiān)控系統(tǒng)，這些高新技術(shù)的擴(kuò)充也使機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性獲得了較大的提升[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，未來(lái)的用電趨勢(shì)會(huì)日益增進(jìn)，相對(duì)的對(duì)電力資源的需求會(huì)持續(xù)增加，智能變電站會(huì)成為主流趨勢(shì)，雖然與傳統(tǒng)的變電站相比，智能變電站有了很多的優(yōu)勢(shì)。但也因?yàn)樵黾恿撕芏嗟母咝录夹g(shù)，所以對(duì)人們來(lái)說(shuō)未來(lái)也會(huì)有很多的未知的問(wèn)題等待著我們?nèi)ソ鉀Q和挑戰(zhàn)。只有重視對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)線路的保護(hù)有效且高效和加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)管檢查力度，做好預(yù)防檢查等前置工作并在發(fā)生故障的時(shí)候第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并在第一時(shí)間制定好解決方案，才能使繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定且高效。