基于智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)分析

謝舒 李健 陳剛

摘 要：智能變電站作為智能電網(wǎng)建設(shè)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，而在當(dāng)前智能變電站中，繼電保護(hù)技術(shù)作為其中最為核心的技術(shù)，需要通過對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化，有效地保證設(shè)備和人員的安全，確保智能變電站安全、可靠的運(yùn)行，推動(dòng)我國智能電網(wǎng)的快速發(fā)展。因此，有必要對(duì)智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)中存在的缺陷進(jìn)行分析，從而采取有效的措施對(duì)智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，保證變電站安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，本文對(duì)電力系統(tǒng)中智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);智能變電站;繼電保護(hù)技術(shù)

一、智能變電站概述

1.介紹

智能變電站之中往往會(huì)使用較多工作可靠、技術(shù)先進(jìn)、集成化程度高的智能設(shè)備，采用全數(shù)字化控制模式，通過網(wǎng)絡(luò)來對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，能夠自動(dòng)完成信息測(cè)量、采集、保護(hù)、控制等基本功能。此外，很多智能電站還支持電網(wǎng)智能調(diào)節(jié)、實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制、故障診斷等非常先進(jìn)的功能。在智能變電站中，采用了統(tǒng)一的信息平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的信息傳遞，對(duì)各種信息進(jìn)行統(tǒng)一化的管理。其中的智能高壓設(shè)備主要包括高壓開關(guān)設(shè)備、智能變壓器、電子互感器。智能變電站的工作特殊決定了其對(duì)變電站運(yùn)行穩(wěn)定性有著非常高的要求。智能變電站在對(duì)這些信息進(jìn)行采集和分析之后，不僅可以及時(shí)對(duì)這些信息進(jìn)行共享，還可以根據(jù)這些信息開展良性的互動(dòng)。

2.優(yōu)點(diǎn)

1）環(huán)保效果比較好：在智能變電站運(yùn)行過程中刨除了傳統(tǒng)的電纜，而是使用光纖電纜進(jìn)行連接。而且在內(nèi)部設(shè)施上也大量的采用能耗較低的集成電子設(shè)備，用電子互感器代替了充油式互感器，很大程度上降低了變電站的建設(shè)成本及能源消耗，很好地實(shí)現(xiàn)了低碳環(huán)保的優(yōu)化。2）交互性良好：智能變電站能夠自動(dòng)收集并進(jìn)行分析信息，并在變電站的體系內(nèi)部共享這些信息數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)和更高級(jí)的系統(tǒng)之間互動(dòng)，各個(gè)智能變電站之間的相互聯(lián)系，能夠有效地保障整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。3）可靠性強(qiáng)：在眾多的用電用戶之中，大家對(duì)于選擇供電部門最看重的就是可靠性。這也就要求智能變電站可靠性要更高，不僅僅可以滿足用戶需求，更重要的是可以保障電力系統(tǒng)運(yùn)行更高效，有效地減少出現(xiàn)用電故障，使變電站始終處在良好的運(yùn)行狀態(tài)。

二、智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)分析

1.過流電限定保護(hù)技術(shù)分析

在智能變電站之中，如果運(yùn)行中出現(xiàn)了電流過載，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)外部出現(xiàn)一定的短路，當(dāng)電流超出負(fù)荷的狀況下，就會(huì)在一定程度上致使外部出現(xiàn)故障，再加上也會(huì)導(dǎo)致線路出現(xiàn)跳閘。因此在對(duì)電力系統(tǒng)智能化變電站建設(shè)中，需要合理的應(yīng)用過流電限定方式，保證可以對(duì)電路起到保護(hù)作用，假如出現(xiàn)超負(fù)荷的電流，可以在第一時(shí)間之內(nèi)發(fā)出警報(bào)，而其中的智能系統(tǒng)在接受到相關(guān)信息后就能實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)，這樣做的目的不僅能促進(jìn)繼電保護(hù)過程中的可靠性，還能不斷提高其安全性。

2.線路繼電保護(hù)技術(shù)

線路繼電保護(hù)技術(shù)是智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)中重要的組成部分，不僅承擔(dān)保護(hù)線路的保護(hù)職責(zé)，同時(shí)有效控制線路的運(yùn)行狀態(tài)，避免線路出現(xiàn)安全故障，若線路出現(xiàn)安全故障，線路繼電保護(hù)技術(shù)會(huì)在最短的時(shí)間內(nèi)，向工作發(fā)出警報(bào)，此時(shí)工作人員按照規(guī)定采取相應(yīng)的措施解決出現(xiàn)的故障。 在智能變電站建設(shè)過程中，電力企業(yè)應(yīng)根據(jù)線路運(yùn)行要求，將測(cè)控裝置配置在線路上，對(duì)線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的同時(shí)，將監(jiān)控產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在第一時(shí)間內(nèi)上傳至電力系統(tǒng)中， 此時(shí)繼電保護(hù)技術(shù)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析，以便實(shí)施正確的管理措施，保證線路處在安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

3.實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警

在變電站中有效地應(yīng)用自動(dòng)報(bào)警機(jī)制，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也有著巨大的提升。當(dāng)智能變電站在運(yùn)行時(shí)有故障現(xiàn)象，自動(dòng)報(bào)警機(jī)制就會(huì)啟動(dòng)，變電站的繼電保護(hù)裝置最先作出反應(yīng)，它會(huì)及時(shí)地整理并且保存好變電站內(nèi)部的電力數(shù)據(jù)，并且迅速找出故障發(fā)生點(diǎn)，收集相關(guān)故障數(shù)據(jù)，對(duì)于這些故障信息，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行分析，做出初步診斷結(jié)果，完成診斷以后，繼電保護(hù)裝置會(huì)立即跳閘保護(hù)系統(tǒng)。引入自動(dòng)報(bào)警裝置能夠極大程度地提升電力故障的診斷效率，還能保護(hù)電力系統(tǒng)不受電力故障的干擾，這也促進(jìn)了智能變電站可靠性的提升。

4.變壓器的繼電保護(hù)

變壓器在智能變電站內(nèi)的作用就是對(duì)相關(guān)元件進(jìn)行保護(hù)。在對(duì)變電站繼電保護(hù)的裝置進(jìn)行安裝時(shí)，較為合適的運(yùn)行模式即安裝模式，選擇這種模式，能夠推動(dòng)繼電保護(hù)充分發(fā)揮其自身作用。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，變壓器繼電保護(hù)是以非電量保護(hù)為核心的，因此應(yīng)將電量保護(hù)與電纜直接連接。除此之外，還應(yīng)該與繼電保護(hù)裝置直接連接。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，一旦變壓器受到危險(xiǎn)因素影響，非電量保護(hù)模塊便會(huì)自動(dòng)跳閘，避免因危險(xiǎn)因素的影響導(dǎo)致線路故障發(fā)生，并保證了變壓器的正常穩(wěn)定運(yùn)行，確保繼電線路的安全。

5.合理利用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

環(huán)形網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)是通過間隔智能終端機(jī)實(shí)現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的提供，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞，當(dāng)然對(duì)采樣值組網(wǎng)進(jìn)行利用也能達(dá)到類似的效果，在信息傳遞中，母差保護(hù)裝置的容納量會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)報(bào)文流量的影響，不利于提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，這時(shí)就要對(duì)交換機(jī)的配置進(jìn)行合理調(diào)整，光纖口是其中的重點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理利用，需要行業(yè)工作人員完善對(duì)這種結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和了解，增強(qiáng)對(duì)備用芯的使用力度，提高環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效率。

三、智能變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

1.安全性的優(yōu)化

智能變電站的繼電保護(hù)是在IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)下運(yùn)行的，其統(tǒng)一性既是優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也是缺點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一也就意味這是處在完全透明的電網(wǎng)環(huán)境中，這也就表明在整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行中將會(huì)面臨來自網(wǎng)絡(luò)上的惡意攻擊，對(duì)整個(gè)變電站的信息安全造成威脅。鑒于IEC61850的表針體系中沒有明顯的界定安全，往往需要使用者在進(jìn)行操作中時(shí)要做好分析系統(tǒng)安全，以實(shí)現(xiàn)變電站繼電保護(hù)的優(yōu)化。

2.同步性優(yōu)化

繼電保護(hù)裝置在具體運(yùn)行過程中，會(huì)遇到數(shù)據(jù)同步這一經(jīng)常性問題。為消除電氣量幅值誤差與相位誤差，必須進(jìn)行科學(xué)的設(shè)備優(yōu)化，促使其在相應(yīng)時(shí)間段及時(shí)獲得準(zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù)。如果丟失同步數(shù)據(jù)信息，勢(shì)必會(huì)影響采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致產(chǎn)生較大誤差。因此在進(jìn)行同步性優(yōu)化過程中，必須做好過壓保護(hù)與過流保護(hù)。這種保護(hù)行為的運(yùn)行原理比較簡(jiǎn)單，也就是說，保護(hù)動(dòng)作僅僅需要保證輸入信號(hào)的正確性，這樣即使丟失同步數(shù)據(jù)信息，也會(huì)不對(duì)保護(hù)操作產(chǎn)生較大干擾。

3.實(shí)時(shí)性優(yōu)化

智能變電站繼電保護(hù)的重要特點(diǎn)就是具有一定的實(shí)時(shí)性，但是在設(shè)計(jì)保護(hù)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，設(shè)計(jì)工作通常會(huì)受合并器鏈路傳播時(shí)延、交換機(jī)交換時(shí)延等因素的限制，從而影響變電站數(shù)字化互感器的傳輸效果，導(dǎo)致傳輸誤差超出允許范圍。當(dāng)合并器完成采集器傳輸數(shù)據(jù)信息之后，合并器會(huì)有一個(gè)排隊(duì)處理過程，而且接受采集器通信階段也會(huì)出現(xiàn)等待時(shí)間，同時(shí)受系統(tǒng)交換機(jī)性能的影響，實(shí)際運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)不同程度的延時(shí)，因此需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行優(yōu)化。

四、結(jié)束語

綜上所述，我國電力系統(tǒng)在建設(shè)智能變電站時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮繼電保護(hù)技術(shù)的保護(hù)作用，通過線路保護(hù)技術(shù)、變壓器保護(hù)技術(shù)以及過流電限定保護(hù)技術(shù)，為智能變電站營造安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，保證電力系統(tǒng)高質(zhì)量高效率的完成電力生產(chǎn)和輸送工作。

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