智能變電站系統(tǒng)繼電保護(hù)跳閘方式的研究

裴麗麗 張曉璐 楊水霞

摘要：本文點(diǎn)對點(diǎn)跳閘保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)跳閘保護(hù)的跳閘保護(hù)方式進(jìn)行對比分析，探討出更加合理的繼電保護(hù)跳閘方式，希望能夠有效提高繼電保護(hù)運(yùn)行操作的準(zhǔn)確性與安全性。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);跳閘方式;可靠性預(yù)計(jì)

隨著現(xiàn)代科技信息發(fā)展水平不斷提升，對智能變電站的保護(hù)系統(tǒng)提出更高且更具體的要求，其工作質(zhì)量和效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)變電站，點(diǎn)對點(diǎn)跳閘與保護(hù)網(wǎng)跳閘在工作原理方面存在一定區(qū)別，在對繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性預(yù)計(jì)過程中要對繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行具體分析，減少繼電保護(hù)設(shè)備當(dāng)中對跳閘模塊預(yù)計(jì)不符的情況。

一、繼電保護(hù)系統(tǒng)中跳閘方式的類型

（一）點(diǎn)對點(diǎn)跳閘方式

在智能變電站系統(tǒng)繼電保護(hù)的點(diǎn)對點(diǎn)跳閘方式當(dāng)中，將保護(hù)裝置到智能終端之間采用獨(dú)立光纖進(jìn)行連接，通過光纖傳輸方式呈現(xiàn)保護(hù)跳閘的信號，其他信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸交換到過程層。這種保護(hù)跳閘方式引入了跳閘光纜，報(bào)文方式省略了中間環(huán)節(jié)，直接通過直達(dá)光纜進(jìn)行傳輸，所以傳輸不依賴于網(wǎng)絡(luò)，在交換上不會出現(xiàn)延時(shí)情況。當(dāng)出現(xiàn)跳閘命令之后，這個信號的傳輸不依賴于網(wǎng)絡(luò)，也不需要通過交換機(jī)，在交換方面準(zhǔn)時(shí)效果非常好。而且系統(tǒng)能夠?qū)⑻l命令安全傳輸，出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包而導(dǎo)致斷路器拒動風(fēng)險(xiǎn)的概率較低。劣勢是故障率較高，因?yàn)檠b置的光口較多，CPU發(fā)熱量升高，導(dǎo)致裝置的老化速度加快。其硬件數(shù)量較多，施工量也會隨之增加，在對故障進(jìn)行分析的時(shí)候工作量也會非常大，設(shè)備維護(hù)工作當(dāng)中全壽命周期的造價(jià)較高。

（二）保護(hù)網(wǎng)跳閘方式

在智能變電站系統(tǒng)繼電保護(hù)的保護(hù)網(wǎng)跳閘方式智能變電站系統(tǒng)繼電保護(hù)跳閘方式研究當(dāng)中，保護(hù)裝置與智能終端都連接到過程層交換機(jī)，保護(hù)跳閘的所有信號都通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，其報(bào)文模式通過交換機(jī)進(jìn)行傳輸。保護(hù)網(wǎng)跳閘使用的光纖熔接點(diǎn)較少，故障接點(diǎn)也相對減少，所以施工的任務(wù)量較小，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障之后也能夠便于對故障部位進(jìn)行分析。但是跳閘命令在傳輸過程中會存在中間環(huán)節(jié)，所以會存在一些延時(shí)，還有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包造成的斷路器拒動的風(fēng)險(xiǎn)。如果交換機(jī)出現(xiàn)故障，那么多間隔斷路器就會出現(xiàn)拒動情況。采用網(wǎng)絡(luò)化傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)全站信息數(shù)字化以及通信平臺網(wǎng)絡(luò)化。點(diǎn)對點(diǎn)跳閘方式在可靠性、靈敏性等方面更加合理，在設(shè)備維護(hù)方面保護(hù)網(wǎng)跳閘則顯示出自身優(yōu)勢，在國家電網(wǎng)變電站當(dāng)中采用的是點(diǎn)對點(diǎn)跳閘方式，但是在一些南方電網(wǎng)公司使用的是保護(hù)網(wǎng)跳閘方式，繼電保護(hù)設(shè)備與本間隔的智能終端應(yīng)采用點(diǎn)對點(diǎn)的保護(hù)方式，如果存在多間隔保護(hù)則要進(jìn)行直接跳閘，所以要根據(jù)變電站實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的跳閘保護(hù)方式，從而對設(shè)備進(jìn)行可靠、快速地保護(hù)。

二、繼電保護(hù)跳閘方式的可靠性方面

（一）抗電磁干擾能力分析

KEMA是電力產(chǎn)品測試、認(rèn)證的權(quán)威機(jī)構(gòu)，交換機(jī)需要得到其認(rèn)可。以國際電工委員會提出的要求進(jìn)行各方面測試，測試的項(xiàng)目包括靜態(tài)震動、抗電磁干擾等內(nèi)容，使得變電站能夠在極限條件下正常使用。保護(hù)網(wǎng)跳閘方式受到的電磁干擾較小，它的連續(xù)運(yùn)行能力較強(qiáng)，保護(hù)網(wǎng)跳閘方式利用交換機(jī)能夠更加穩(wěn)定，在繼電系統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)跳閘保護(hù)當(dāng)中依靠的只是光纖傳輸，受到網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴以及電磁干擾兩方面的威脅，所以點(diǎn)對點(diǎn)跳閘保護(hù)運(yùn)行的穩(wěn)定性一般。

（二）抑制網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴能力分析

導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴情況的發(fā)生有三種原因：在繼電裝置當(dāng)中出現(xiàn)異常情況會發(fā)出多個報(bào)文;非法裝置接入到網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中;網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中出現(xiàn)了大量的異常廣播。繼電保護(hù)網(wǎng)跳閘方式能夠有效地防御網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴情況的發(fā)生，交換機(jī)可以發(fā)出未知單播地址的報(bào)文，或者對端口速率進(jìn)行限制等方式提高對網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的抑制能力。

三、繼電保護(hù)跳閘實(shí)施策略

（一）繼電系統(tǒng)運(yùn)行流程

繼電系統(tǒng)的運(yùn)行主要包括三個方面，在中心站有限廣域的決策模塊當(dāng)中出現(xiàn)故障，需要對故障的原件進(jìn)行判斷，要通過故障的原件在變化中的位置對故障的模式進(jìn)行初步判斷，并在中心站集中決策模塊選擇適合的子站，實(shí)現(xiàn)對中心站后備保護(hù)的效果。判斷子站是否滿足后備保護(hù)啟動條件需要對決策模塊的運(yùn)行方式以及接線方式對應(yīng)的后備動作進(jìn)行判斷。如果是監(jiān)控原件或者斷路器出現(xiàn)故障，如果滿足后備動作的條件，那么后備保護(hù)就會出現(xiàn)正確的出口，如果滿足返回條件，則后備保護(hù)動作就會被解除，中心站也能夠得到相應(yīng)信息反饋。

（二）主接線不同時(shí)的跳閘策略

變電站當(dāng)中會有不同的主接線，對應(yīng)的跳閘策略也有所不同，當(dāng)斷路器的保護(hù)動作失靈，那么相對來講經(jīng)濟(jì)損失比遠(yuǎn)后備保護(hù)動作較小，如果子站沒有安裝失靈保護(hù)裝置，出現(xiàn)斷路器失靈的情況會縮小遠(yuǎn)后備保護(hù)的切除范圍和時(shí)間。如果子站安裝了失靈保護(hù)裝置，那么能夠根據(jù)廣域的信息判斷斷路器是否在失靈保護(hù)當(dāng)中具備可靠性。常見的接線方式有三種：一是近后備指令，搜索故障原件的斷路器，在跳閘期間要對一級的斷路器元件啟動智能失靈保護(hù);二是遠(yuǎn)后備指令，在變電站的斷路器上連接本站的線路和故障原件組成遠(yuǎn)后備動作原件;第三種接線方式的執(zhí)行與上述情況相同，在雙母線的模式當(dāng)中.主要應(yīng)用于220kV及以上的變電站，只是呈現(xiàn)方式更加復(fù)雜。

（三）短路試驗(yàn)

需要對開通的新線進(jìn)行短路試驗(yàn)，對全并聯(lián)供電的保護(hù)動作類型、保護(hù)之間的配合以及二次接線的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，在全并聯(lián)供電方式的故障狀態(tài)進(jìn)行模擬，對直供方式下的線路故障以及兩條饋線故障分別進(jìn)行四項(xiàng)試驗(yàn)，對跳閘的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出饋線流互、壓互極性的正確性。在AT測距的故障報(bào)告當(dāng)中能夠顯示出兩條饋線的電壓和電流，饋線保護(hù)裝置的跳閘報(bào)告能夠顯示出饋線的合成電流，對電流的合成數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并分析出流互極性接線的正確性。通常合成電流的值與It-lf的值相等，如果合成電流值較小，則兩條饋線中存在一個流互極性接反。饋線保護(hù)裝置的跳閘數(shù)據(jù)表示出直供方式下的故障報(bào)告。正常情況下金屬性接地與高阻接地的跳閘角度是銳角，如角度在180-270度之間，那么T線的流互和壓互當(dāng)中存在一個極性接反。在對繼電設(shè)備進(jìn)行送電之前和短路試驗(yàn)之后，要對變電所后臺和保護(hù)裝置的定值進(jìn)行核對，按照統(tǒng)一的定值進(jìn)行設(shè)定，保證定值一致且數(shù)值相同。

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