智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)及可靠性研究

李習(xí)斌 任瑞敏 張浩然 劉寶寶

摘? ?要：繼電保護(hù)系統(tǒng)對于智能變電站的安全運(yùn)行至關(guān)重要，要保證智能變電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就要提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。筆者認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分了解，并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)變壓器保護(hù)、限定延時(shí)電壓、重視過程層繼電保護(hù)，同時(shí)應(yīng)當(dāng)優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)模式，使智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性得到提升。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù)系統(tǒng);可靠性

中圖分類號(hào)：TM63? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 智能變電站技術(shù)特點(diǎn)

智能變電站的電子互感技術(shù)較為先進(jìn)，在對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳播時(shí)采用數(shù)字信號(hào)的形式，并采取智能控制斷路器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)變電站的智能化、信息化、自動(dòng)化。相對于傳統(tǒng)的變電站繼電保護(hù)裝置，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)更加先進(jìn)、更加節(jié)能，而且更具可靠性。在繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)和信息的獲取更為便捷，數(shù)據(jù)量也大大增加[1]。這種有別于傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的先進(jìn)性使其操作和維護(hù)方式發(fā)生了革新，對電力工作人員的工作水平提出了新的要求。在對智能繼電保護(hù)裝置進(jìn)行日常維護(hù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意對系統(tǒng)中設(shè)備和線路的調(diào)試。電力工作人員要對系統(tǒng)中各種裝置和線路進(jìn)行深入了解，準(zhǔn)確把握它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能特點(diǎn)和運(yùn)行原理，掌握不同設(shè)備的調(diào)試操作，保證智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成

隨著變電站智能化的發(fā)展，變電站智能保護(hù)裝置逐漸演由站控層、間隔層和過程層3種結(jié)構(gòu)組成。并且智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中的互感器由電磁式互感器發(fā)展為電子互感器，這種互感器在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后可以按照規(guī)定的數(shù)據(jù)格式傳播信號(hào)給繼電保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)系統(tǒng)中的控制終端通過設(shè)備生成的跳閘信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對斷路器的控制，然后將斷路器的工作情況發(fā)送給繼電保護(hù)設(shè)備。

2.1 電子式變電站互感器

在原始的變電器中，互感裝置為電磁式，而在智能變電器中，互感裝置改為電子式。這得益于電氣測量裝置的數(shù)字化發(fā)展。電子互感器分為有源電子互感器和無源電子互感器2種，它能夠判斷是否應(yīng)當(dāng)使用傳感頭，并以此選擇電源種類。電子互感器與原始的電磁式互感器相比最大的優(yōu)勢是在使用中不會(huì)出現(xiàn)磁飽和的問題，讓互感器對于故障的敏感程度得到提升，使保護(hù)裝置在遇到故障時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行響應(yīng)。傳感器的信息傳輸也由原本的電纜改為光纜傳輸，提高了信息傳輸?shù)男?，并讓設(shè)備的絕緣保護(hù)工作更加容易。電子互感器設(shè)備也較為輕量，方便進(jìn)行設(shè)置和維護(hù)。

2.2 智能變電站合并單元

智能變電站的合并單元能夠?qū)⒒ジ衅鱾鬏斶^來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理和整合，為數(shù)據(jù)添加標(biāo)簽，并轉(zhuǎn)化為保護(hù)裝置能夠接受的統(tǒng)一格式進(jìn)行發(fā)送，實(shí)現(xiàn)對變電站保護(hù)裝置的控制。在互感裝置和電站保護(hù)裝置間添加合并單元，能夠降低互感裝置和保護(hù)裝置之間線路的復(fù)雜性，方便進(jìn)行檢修和控制，并減少了設(shè)備的設(shè)置成本。

2.3 智能變電站交換機(jī)

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，變電站的信息傳輸可以通過交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)。交換機(jī)能夠通過網(wǎng)絡(luò)流量控制數(shù)據(jù)幀的交互，使變電站形成局域網(wǎng)，方便進(jìn)行信息交換。在交換機(jī)中使用生成樹協(xié)議，能夠讓交換機(jī)環(huán)路得以實(shí)現(xiàn)，簡化交換機(jī)的信息傳輸鏈路，使變電站的繼電保護(hù)裝置能夠安全有效運(yùn)行[2]。

2.4 變電站智能控制終端

智能變電站通過電子互感器和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)對斷路器的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，判斷斷路器的運(yùn)行狀態(tài)。在這種監(jiān)測過程中，斷路器的溫度和動(dòng)作信息都能夠被及時(shí)捕獲，為變壓器的檢修判斷提供信息，改變了傳統(tǒng)的設(shè)備檢修模式，提升了檢修工作的有效性。變電器智能終端能夠接收保護(hù)裝置的狀態(tài)信息，并且能夠通過遠(yuǎn)程控制斷路器的開閉實(shí)現(xiàn)對變電站一次設(shè)備的控制。

3 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的意義

在進(jìn)行變電站系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，要注重繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置。智能變電站的系統(tǒng)組成具有智能化和信息化的特點(diǎn)，對技術(shù)和設(shè)備的依賴性比較高。一旦設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障，就會(huì)使環(huán)環(huán)相扣的變電站相關(guān)系統(tǒng)受到影響，使變電站出現(xiàn)大的運(yùn)行問題，造成損失，甚至影響用電安全。因此，要著重進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的可靠性研究，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備中的故障，減少故障損失。繼電保護(hù)系統(tǒng)具的可靠性還能使變電站的運(yùn)行更加穩(wěn)定，減少外界不確定因素對電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響，保證人們的用電安全，提高用電效率。

4 提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性策略

4.1 加強(qiáng)變壓器保護(hù)

加強(qiáng)對變壓器的保護(hù)是從整體提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。在設(shè)計(jì)智能變壓器時(shí)，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用好比率制動(dòng)原理，這可以提升變壓器的運(yùn)行安全。在進(jìn)行變壓器系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，可以采用當(dāng)前較為先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠讓設(shè)備的感應(yīng)和相應(yīng)機(jī)制得到優(yōu)化，并實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自查，提升的設(shè)備維護(hù)的效率。運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠使繼電保護(hù)系統(tǒng)具有記憶功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)對保護(hù)裝置的自動(dòng)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)備保護(hù)[3]。

4.2 限定延時(shí)電壓

智能變電站在運(yùn)行時(shí)會(huì)受到外部環(huán)境的干擾，致使變電站出現(xiàn)斷路等運(yùn)行故障。對變電站電壓進(jìn)行限定延時(shí)控制能夠使變電站電路中的電流量得到監(jiān)測，若電流量達(dá)到系統(tǒng)負(fù)載的警戒線，繼電保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)，使變電站系統(tǒng)的可靠性得到提升。智能變電站的繼電保護(hù)機(jī)制如圖1所示。

4.3 過程層繼電保護(hù)

變電站的過程層繼電保護(hù)主要目的是保護(hù)變電站系統(tǒng)的母線和變壓系統(tǒng)設(shè)備，使其能夠保持安全平穩(wěn)的運(yùn)行，增強(qiáng)變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。在對過程層設(shè)定保護(hù)值之后，保護(hù)值能夠保持穩(wěn)定，不會(huì)受網(wǎng)絡(luò)等因素的影響，保障繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置的過程中，為了使系統(tǒng)的線路得到更加穩(wěn)妥的保護(hù)，要對設(shè)備的開關(guān)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置，使系統(tǒng)的硬件與其開關(guān)處在相互獨(dú)立的狀態(tài)中。

4.4 優(yōu)化保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

優(yōu)化保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能夠讓保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行更加合理化，提升運(yùn)行效率，保障保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。保護(hù)系統(tǒng)中，過程層所用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是獨(dú)立于其他裝置的，通過與系統(tǒng)分離開的網(wǎng)絡(luò)提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行安全。在原始變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集通常會(huì)出現(xiàn)冗余，使數(shù)據(jù)采集時(shí)間發(fā)生延遲，降低系統(tǒng)運(yùn)行的效率。而在智能變電站中，數(shù)據(jù)的信息源是統(tǒng)一的，保證了數(shù)據(jù)采集的時(shí)效性，減少數(shù)據(jù)采集中的冗余，使保護(hù)系統(tǒng)的可靠性得以提升。

4.5 優(yōu)化電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)模式

在對電網(wǎng)進(jìn)行智能化控制時(shí)，需要提前進(jìn)行監(jiān)管信息的設(shè)置。采集到的監(jiān)管信息會(huì)傳輸至合并單元進(jìn)行統(tǒng)一分析，然后判定處理方法，發(fā)送處理信息。變電站設(shè)備需要進(jìn)行監(jiān)控，并實(shí)時(shí)判斷變電站的工作狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的操作處理。在變電站出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行及時(shí)處理，以免產(chǎn)生更大的故障，危害變電站的安全運(yùn)行。

5 結(jié)語

隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，電力系統(tǒng)也逐漸向智能化、信息化方向發(fā)展，智能變電站得到廣泛應(yīng)用。提升智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性對變電站的安全運(yùn)行有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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