智能變電站繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

朱盈盈

摘要：繼電保護(hù)系統(tǒng)在智能變電站中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是智能變電站的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的社會(huì)背景下，應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)手段對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠促進(jìn)硬件設(shè)施和軟件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，為繼電保護(hù)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。繼電保護(hù)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中需要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)控，同時(shí)需要做好二次系統(tǒng)的整合工作，確保智能變電站安全且高效運(yùn)轉(zhuǎn)。文章分別從智能變電站繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用兩個(gè)方面展開分析與探究。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);設(shè)計(jì);應(yīng)用

引言

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)主要包括過程層、間隔層和變電層三個(gè)層次，三個(gè)層次的性能和作用有所不同，但都為智能變電站的自動(dòng)化工作創(chuàng)造了有利前提。智能變電站在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)設(shè)備故障或系統(tǒng)運(yùn)行故障的情況，這就需要繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行及時(shí)及時(shí)有效的控制，在發(fā)生問題的第一時(shí)間切斷故障根源，避免影響其他對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行，盡量將損失降至最低。隨著我國科技水平不斷提升，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的性能也提出更高的要求，如何設(shè)計(jì)出節(jié)能環(huán)保、高效率、高品質(zhì)的繼電保護(hù)系統(tǒng)成為一項(xiàng)重要任務(wù)，對(duì)推動(dòng)我國智能變電站的現(xiàn)代化建設(shè)具有重要意義。基于此，對(duì)智能變電站繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)方法和具體應(yīng)用進(jìn)行分析有較高研究價(jià)值，下文主要針對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行研究。

1 繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1設(shè)計(jì)原則

繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要遵循某些原則，確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，保障機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)品質(zhì)。具體而言，主要需要從以下幾個(gè)階段入手：

（1）就機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)的整體功能設(shè)計(jì)來說，首先，需要根據(jù)智能變電站中電氣設(shè)備常見故障類型和特點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置，便于對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和收集相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)收集的信息快速排除和解決故障;其次，需要根據(jù)繼電保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象的等級(jí)、電壓規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，如對(duì)于110kv以上的電壓線路，則需要確保繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠兼?zhèn)渲鞅Ｗo(hù)和備用保護(hù)兩種功能。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障，繼電保護(hù)系統(tǒng)臨近的裝置可以及時(shí)切斷和故障設(shè)備的關(guān)聯(lián);再次，每個(gè)智能變電站的運(yùn)行需求都存在差異化，這就需要在設(shè)計(jì)機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)的時(shí)候結(jié)合實(shí)際需求對(duì)二次回路做出適當(dāng)調(diào)整或簡化，對(duì)系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行安全防護(hù)，確保智能變電站的正產(chǎn)供電。簡化繼電保護(hù)系統(tǒng)二次回路能夠降低信息傳輸過程出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況，盡量縮短故障檢測和故障排除的時(shí)間;最后，需要保證繼電保護(hù)系統(tǒng)臨近的電氣設(shè)備保護(hù)全面覆蓋，可通過優(yōu)化繼電保護(hù)裝置等方式制止保護(hù)死區(qū)的問題出現(xiàn)。

（2）在對(duì)繼電保護(hù)輸電線路進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要注意以下內(nèi)容：智能變電站輸電線路的作業(yè)環(huán)境是較為惡劣的，這也是實(shí)踐中故障頻發(fā)的重要原因之一。對(duì)于智能變電站輸電線路的保護(hù)需要利用階段相間結(jié)合接地距離的設(shè)計(jì)方式，也可采用階段相過流結(jié)合零序的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇最為恰當(dāng)?shù)妮旊娋€路保護(hù)方式。

（3）變壓器是智能智能變電站運(yùn)行的主要?jiǎng)恿?，變壓器的品質(zhì)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)有直接的影響。機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)的變壓器必須具有較高的靈敏度、響應(yīng)效率和安全性，因此在變壓器設(shè)計(jì)階段，需要對(duì)變壓器繼電保護(hù)的主保護(hù)設(shè)備和備用保護(hù)設(shè)備進(jìn)行合理選擇和配置。變壓器主保護(hù)的電流速轉(zhuǎn)、差動(dòng)等功能需要十分強(qiáng)勁，備用保護(hù)需要具有過流、過負(fù)荷、非電量等特點(diǎn)。

（4）受到人為因素和自然條件的影響，隨著使用年限的增加，智能變電站母線和母線絕緣子的老化和破損程度會(huì)愈加嚴(yán)重，從而導(dǎo)致母線故障的出現(xiàn)。母線是智能變電站中一個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，如果母線發(fā)生故障，那么與之相關(guān)和相鄰的電氣設(shè)備也無法正常運(yùn)行，這就會(huì)對(duì)整個(gè)智能變電站系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行造成影響。通常情況下，智能變電站母線繼電保護(hù)需要追隨電壓較高的部分來進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)母線的保護(hù)和故障防護(hù)的目的。針對(duì)電壓等級(jí)較高一側(cè)的母線來說，需要具備母聯(lián)過流、差動(dòng)保護(hù)等性能。

1.2設(shè)計(jì)方法

（1）在設(shè)計(jì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的過程中，軟件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化是首要步驟。以往的軟件結(jié)構(gòu)在智能變電站系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用價(jià)值不大，除了需要對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，也需要對(duì)智能變電站的網(wǎng)組方式做出適當(dāng)調(diào)整，提升智能變電站的工作效率。結(jié)合實(shí)踐來看，變電站網(wǎng)組的設(shè)計(jì)從以下方面入手：構(gòu)建變電站低壓配電網(wǎng)絡(luò)——選擇和調(diào)整電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)——低壓配電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的搭建——智能電網(wǎng)計(jì)算——系統(tǒng)評(píng)價(jià)——顯示結(jié)果。

（2）完成網(wǎng)組優(yōu)化之后，需要對(duì)智能變電站的過程層、間隔層和變電層這三個(gè)層次進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。首先對(duì)于過程層來說，可采用并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)模式，通過將不同網(wǎng)絡(luò)相組合，一方面能夠保證各個(gè)網(wǎng)絡(luò)工作的獨(dú)立性，另一方面也有利于提升電氣設(shè)備的運(yùn)行效率。其次，間隔層的網(wǎng)組優(yōu)化也是保證變電站運(yùn)行安全的科學(xué)操作，通過人為設(shè)置指令和參數(shù)，自行下達(dá)和執(zhí)行指令內(nèi)容。最后，變電層需要設(shè)置遠(yuǎn)程系統(tǒng)軟件，工作人員利用計(jì)算機(jī)收集和監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行檢測、分析和程序操作。

（3）需要盡量減少系統(tǒng)中交換機(jī)的數(shù)量，利用先進(jìn)和精簡的硬件設(shè)施優(yōu)化智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)，縮小設(shè)備的占地面積。做好已更新軟件和硬件的調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，如果經(jīng)檢測存在問題，則需要進(jìn)行進(jìn)一步的整改，直到確保硬件設(shè)備和網(wǎng)組符合變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行要求方可，不僅能夠保障系統(tǒng)安全運(yùn)行，也能夠降低系統(tǒng)運(yùn)行所產(chǎn)生的成本。

2智能變電站繼電保護(hù)的應(yīng)用分析

機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)由多個(gè)元件組成，系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，因此也能夠執(zhí)行一些復(fù)雜的指令和動(dòng)作，對(duì)保障智能變電站的正常運(yùn)行有較大幫助。繼電保護(hù)系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用需要經(jīng)歷一個(gè)過程，需要收集設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，將這些信息傳遞到相應(yīng)控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，根據(jù)分析處理結(jié)果對(duì)故障進(jìn)行檢測和排查，確定故障類型和故障位置，并將判斷之后的信息傳送回對(duì)應(yīng)的電器元件。

繼電保護(hù)系統(tǒng)在智能變電站中的主要保護(hù)方式有三種：其一是對(duì)電流進(jìn)行保護(hù)。如果電流超出了限定值，繼電保護(hù)裝置可以進(jìn)行限流操作，將電流控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，從而達(dá)到保護(hù)電路的目的;其二是防范和處理短路情況。短路是電力系統(tǒng)運(yùn)行的常見故障，由于繼電保護(hù)裝置的檢測實(shí)踐與電流情況成反比，因此可以利用這種關(guān)系判斷是否出現(xiàn)短路問題;其三，充分利用電流差。當(dāng)電氣元件發(fā)生故障的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一定的電流差，可以根據(jù)實(shí)際的電流差值判斷和處理故障。

繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和檢測，當(dāng)系統(tǒng)中存在故障，第一時(shí)間判斷出故障產(chǎn)生的范圍和原因，然后切斷與系統(tǒng)的聯(lián)系，同時(shí)對(duì)故障設(shè)備周圍的元件采取斷電操作，減少對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的影響。在此基礎(chǔ)上，將故障信息反饋給相關(guān)工作人員，便于工作人員及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，從而加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)。

結(jié)語

繼電保護(hù)系統(tǒng)在智能表電站中有較高的應(yīng)用價(jià)值，因此需要保證設(shè)計(jì)的合理性，為變電站運(yùn)行安全提供保障，推動(dòng)我國智能變電站的現(xiàn)代化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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