簡析智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)

李佳偉 馮健

摘要：隨著社會的進步和科技的發(fā)展，我國的電力技術(shù)在不斷提升。電力系統(tǒng)建設不斷完善，智能自動化系統(tǒng)的應用也更加成熟。繼電保護是保障電力系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵。要采用先進技術(shù)來優(yōu)化繼電保護和自動化系統(tǒng)，提升智能變電站的工作效率，促進智能變電站的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護;自動化系統(tǒng)

引言

電力資源是人類社會發(fā)展過程中最重要的能源之一，在整個電力系統(tǒng)中，變電站是其重要的組成部分，實現(xiàn)變電站運行的智能化和自動化是當前電力系統(tǒng)的重要目標。智能化和自動化的電力系統(tǒng)可以為人們的生活、工業(yè)及農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供源源不斷的電力資源。為了進一步提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，需要利用先進的技術(shù)分析智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)，使智能變電站的功能得到充分發(fā)揮。

1智能變電站繼電保護概述

智能變電站是基于光電信息、微電子集成和網(wǎng)絡通信技術(shù)之上的智能化自動管理變電站，也可以說是集電子技術(shù)、光電信息和環(huán)保為一身的智能設備。對比傳統(tǒng)的變電站，智能變電站的架構(gòu)體系改變巨大，拋棄了原有常規(guī)站間隔和主控設備的方式，采用了新的三層量網(wǎng)絡方式。這樣，智能變電站就可以實現(xiàn)信息的采集、測量、控制、保護完全自動化，達到平臺網(wǎng)絡化、信息數(shù)字化、和信息共享標準化的效果。同時，智能變電站還具有低碳環(huán)保、交互性高、可靠性好的特點。智能變電站中的繼電保護是指在電力系統(tǒng)運行過程中，智能繼電保護管理系統(tǒng)可以對電路故障、線路異常等因素進行自動化監(jiān)測。通過自動化數(shù)據(jù)分析進行預警提示，并且能夠自動斷電、自動分離和切除故障，從而實現(xiàn)自動保護變電站。智能變電站繼電保護系統(tǒng)主要是由電子式互感設備、交換機、網(wǎng)絡接口、合并單元等構(gòu)成。在操作層面上來說，與傳統(tǒng)的常規(guī)變電站更加地靈活、方便。智能變電站繼電保護使數(shù)據(jù)的信息收集更加的便捷廣泛，也加大了操作的靈活性，工作人員可以對繼電保護的特點進行分析，不斷收集整理，實現(xiàn)智能變電站繼電保護效力發(fā)揮的最大化。

2智能變電站中繼電保護的標準要求

在智能變電站中的繼電保護主要有三點標準要求，分別是：（1）一次設備智能化。一次設備的智能化是智能變電站建設的基礎(chǔ)，到目前為止真正意義上的智能一次設備還沒有投入運行，當前采用較多的是由常規(guī)一次設備+智能組件構(gòu)成的智能一次設備，如：智能斷路器、智能變壓器等。由于采用了數(shù)字化的電子式互感器及光纖網(wǎng)絡，一次設備與保護等二次設備之間的數(shù)據(jù)交互方式實現(xiàn)了完全的數(shù)字化;（2）二次設備網(wǎng)絡化。在智能變電站中，傳統(tǒng)的二次回路概念被極大地弱化;變電站中二次設備之間以及與一次設備的通信連接全部采用高速的光纖網(wǎng)絡，二次設備真正地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資源的共享。傳統(tǒng)的電纜及連接導線連接方式被數(shù)字公共信號網(wǎng)絡所取代。這樣的變化節(jié)省了了大量電纜、連接導體、端子等模擬量電路耗材，人工不可直接接觸的數(shù)字通訊方式使得繼電保護系統(tǒng)的可靠性得到很大提高，變電站控制功能的實現(xiàn)得以簡化并可以進一步優(yōu)化;（3）信息交互標準化。智能變電站內(nèi)電氣設備的數(shù)據(jù)通訊都基于統(tǒng)一的IEC61850規(guī)約。統(tǒng)一標準方式使得不同的設備廠家可以基于同一標準，不再需要考慮和其它設備的數(shù)據(jù)通訊問題，簡化了電氣設備的安裝、調(diào)試及檢修流程，做到了電氣設備的即插即用，這使得變電站內(nèi)的安裝維護工作較以前方便很多。

3繼電保護自動化系統(tǒng)功能分析

繼電保護自動化系統(tǒng)主要是從電力調(diào)度中心當中獲取所需的信息，而調(diào)度中心能夠提供給系統(tǒng)所需要的全部信息，因此，該系統(tǒng)的實現(xiàn)有充足的信息資源作為保障。一是對復雜故障準確定位的功能。通常情況下，復雜故障定位的研究大多是基于裝置的測距原理。目前，較為常見的測距方法主要有以下兩種：首先A型測距法。該方法又被稱之為單端電氣量法，具體是指測量故障行波脈沖在母線與故障點的反射時間來進行距離測量，該方法的優(yōu)點是無需通信、成本低，缺點是容易受到其它線路末端發(fā)射的影響，致使測距結(jié)果誤差較大;其次D型測距法。該方法又被稱之為兩端電氣量法，主要是通過測量故障行波脈沖傳送至母線兩端的時間差來進行測距的，其優(yōu)點是測量原理簡單、結(jié)果準確可靠，缺點是必須在母線兩端分別設置測量儀器并進行通信。二是輔助決策功能。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，常常都會伴隨出現(xiàn)保護誤動作的情況。以往傳統(tǒng)的故障分析一般都是依靠人來完成，這就使得分析結(jié)果經(jīng)常會受到人的經(jīng)驗和水平等因素的影響。而繼電保護自動化系統(tǒng)由于是收集了故障發(fā)生前后的系統(tǒng)運行狀態(tài)信息和相關(guān)的故障報告，所以能夠進行模糊分析，并根據(jù)繼電保護以及故障錄波的采樣數(shù)據(jù)來完成精確計算，這樣便可以快速、準確地對故障進行判斷，從而實現(xiàn)故障恢復的繼電保護輔助決策。三是繼電保護的狀態(tài)檢修。通過對相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析可知，導致繼電保護裝置誤動作的主要原因有裝置設計缺陷、生產(chǎn)質(zhì)量問題以及二次回路維護不良等等。而微機型繼電保護裝置本身具有自檢功能，并且還具備存儲故障報告的能力，為此，能夠利用繼電保護自動化系統(tǒng)來實現(xiàn)狀態(tài)檢修。

4智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)常見故障處理措施

4.1智能終端的故障處理

智能終端的作用控制設備跳合閘的狀態(tài)，一旦智能終端出現(xiàn)故障，變電站中的跳合閘都會失靈，影響變電站的穩(wěn)定運行。因此，智能終端發(fā)生故障時，要及時將終端的出口板退出，確保跳合閘正常工作，然后技術(shù)人員再分析智能終端出現(xiàn)故障的原因，找準故障的位置，最后采取針對性的解決措施，使整個變電站的繼電保護設備恢復正常

4.2間隔合并單元故障

合并單元用于保護并監(jiān)控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，且是唯一的保護源，因此合并單元在智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)中十分重要。合并單元故障產(chǎn)生于單套配置的間隔當中，故障產(chǎn)生后，維修人員首先要發(fā)出“斷開”的申請，讓故障單元的開關(guān)及時斷開、停止運行。具體的操作流程如下：退出單線間隔與故障位置對應的保護出口壓板，并將故障位置對應的保護母線裝置退出。退出的處理辦法能夠避免故障發(fā)生后繼續(xù)擴張，防止對智能變電站造成更大影響，并給維修人員創(chuàng)造更多維修時間。

4.3專用光纖通道的使用

一般在架空線復合光纜線路中會使用專用光纖通道。它可以為高壓輸電電纜提供專用纖芯，達到與電纜縱聯(lián)保護裝置協(xié)調(diào)的目的，減少了電纜線路與其它裝置之間的摩擦，降低其他裝置對信號的干擾，使電纜信號傳輸線路變得簡單化，提升信號傳輸?shù)男?，使信號傳輸更加安全和穩(wěn)定。

結(jié)語

電力系統(tǒng)智能化技術(shù)不斷成熟，使得智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)成為現(xiàn)階段電力行業(yè)的關(guān)注重點。在不斷推行智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)的同時，也要注意相關(guān)技術(shù)的研究，不斷優(yōu)化變電站功能，與社會生產(chǎn)及人們生活的用電需求相適應，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并推動我國電力行業(yè)的發(fā)展和進步。

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