智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

廖富泰

摘要：智能電網(wǎng)快速發(fā)展，智能變電站亦逐步成為建設(shè)主要核心內(nèi)容，且對于傳統(tǒng)形式的變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)來說，有著更加明顯的優(yōu)勢，尤其是在其可靠性方面，這對于智能變電站的穩(wěn)定安全運(yùn)行來說有著積極的意義。文章就當(dāng)前階段智能變電站發(fā)展?fàn)顩r、變壓器保護(hù)系統(tǒng)模型對比分析、智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析進(jìn)行了簡要論述。

關(guān)鍵詞：智能變電站;變壓器保護(hù)系統(tǒng);可靠性

引言：依托于信息化技術(shù)的快速發(fā)展與行業(yè)進(jìn)步，智能變電站度過了一段飛速發(fā)展期，這主要依賴于其本身相對于傳統(tǒng)模式變壓器保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)勢，其更高的可靠性，利于變電站應(yīng)對各種復(fù)雜環(huán)境的挑戰(zhàn)，利于變電站的持久運(yùn)行。

一、當(dāng)前階段智能變電站發(fā)展?fàn)顩r

智能變電站指的是借助現(xiàn)代化、環(huán)保性能高、集成特點(diǎn)足的智能設(shè)備，將信息共享規(guī)范化、全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化作為智能變電站的整體運(yùn)行要求，縮減一部分人力資源，利用各項(xiàng)信息化設(shè)備與技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)信息的檢測、采集、計(jì)量、保護(hù)、控制等功能。此外依靠智能變電站，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)分析決策、智能調(diào)節(jié)、自動(dòng)控制等功能。

整個(gè)電力系統(tǒng)中，變電站的主導(dǎo)作用為連接各個(gè)支線線路，使其形成一個(gè)完整的整體，并對電力運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆峙渑c轉(zhuǎn)換，從而滿足各方面的電力需求以及電力運(yùn)行安全。此外在電力系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行中，變電站為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，可在一定程度上保護(hù)電網(wǎng)安全與穩(wěn)定性，這對于電力企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展來說有著積極的意義。且經(jīng)過多年的發(fā)展與應(yīng)用，當(dāng)前階段的智能變電站已經(jīng)發(fā)展為電力系統(tǒng)不可分割的關(guān)鍵部分，功能性在逐步豐富與完善的同時(shí)，其傳輸?shù)男畔⒁喑鴶?shù)字化、智能化、現(xiàn)代化方向發(fā)展。同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與通信平臺(tái)的逐步融合，使得智能變電站內(nèi)部逐漸實(shí)現(xiàn)了一體化運(yùn)行[1]。

二、變壓器保護(hù)系統(tǒng)模型對比分析

從以下兩個(gè)方面來對比分析變壓器保護(hù)模型，以此來突出智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)整體的可靠性：

1.傳統(tǒng)形式變壓器保護(hù)模型

傳統(tǒng)形式的變電站保護(hù)系統(tǒng)模型，一次設(shè)備與互感器都需要借助電纜來連接測控系統(tǒng)、線路保護(hù)系統(tǒng)、變壓器保護(hù)系統(tǒng)等。該種連接方式雖然能在一定程度上滿足使用要求，但是整體的連接過程難以通過單段電纜實(shí)現(xiàn)，但是更多的電纜，意味著需要更多的連接接口，這無形中提升了連接難度，并且會(huì)不同程度的受到外界電磁影響，因此可以說，傳統(tǒng)形式的變壓器保護(hù)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)與其本身的可靠性仍舊有著較大的進(jìn)步空間。

2.智能變電站變壓器保護(hù)模型

當(dāng)前階段，就智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)來說，其保護(hù)裝置主、后備分離單重配置與主、后備一體化保護(hù)配置兩種類型。而就一體化保護(hù)裝置來說，其采用的是雙重化配置，變壓器低壓側(cè)、高壓側(cè)會(huì)根據(jù)其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及功能特性選擇獨(dú)立智能終端進(jìn)行合并單元雙重化建設(shè)。該種裝置模式的優(yōu)勢是能夠最大程度的發(fā)揮出主、后備保護(hù)功能的效用，并且對比傳統(tǒng)模式來說可靠性、穩(wěn)定性更高。其缺陷亦很明顯，需耗費(fèi)更多的資金投入用于維護(hù)以及配置運(yùn)行，這在一定程度上提升了變電站經(jīng)濟(jì)壓力，且過程層網(wǎng)絡(luò)會(huì)更加的復(fù)雜，因此該種模式要實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用，切實(shí)應(yīng)對復(fù)雜的電力環(huán)境，還需在技術(shù)與應(yīng)用方面進(jìn)行完善。而在進(jìn)行主、后備分離各自單重配置進(jìn)程中，低壓側(cè)、高壓側(cè)會(huì)分別裝置相應(yīng)的后備保護(hù)設(shè)施，以滿足其各自不同的應(yīng)用需求。就高壓側(cè)來說，其過程層需配置相應(yīng)的后備保護(hù)、智能主保護(hù)合并單元，另一方面高后備過程層配置狀況基本與高壓側(cè)保持一致，但是需求注意，該部分的合并單元選擇的是智能終端一體化的裝置方式，對比前者來說，后者裝置方式需更多的保護(hù)裝置支撐，并且過程層網(wǎng)絡(luò)因其結(jié)構(gòu)特性會(huì)涉及到各方面因素，反復(fù)錯(cuò)雜性更高，因此雖然其可靠性、安全性更高，仍需針對其結(jié)構(gòu)問題與功能性問題進(jìn)行補(bǔ)足、完善與優(yōu)化，使其能夠面對各種環(huán)境下的系統(tǒng)保護(hù)要求，促進(jìn)變電站的長遠(yuǎn)發(fā)展[2]。智能變電站變壓器保護(hù)模型，主要包括智能終端、合并單元、主后備一體化保護(hù)配置若干，一般連接方式如下圖1所示：

三、智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析可從以下多個(gè)方面舉例分析：

1.直采網(wǎng)跳模式

就直采網(wǎng)跳模式來說，其保護(hù)系統(tǒng)模型應(yīng)用進(jìn)程中，存在的問題主要在于互感器在與合并單元進(jìn)行連接時(shí)會(huì)耗費(fèi)更多電纜，若是因外界因素導(dǎo)致其中一根電纜發(fā)生問題，整體保護(hù)系統(tǒng)的功能性會(huì)受到很大程度的影響，嚴(yán)重情況下會(huì)使得系統(tǒng)處于崩潰狀態(tài)。但若是在直采網(wǎng)跳模式下，同種類型的元器件有著同等的可靠性，且不需過多的去考慮元件間存在的共同作用，能夠以交換機(jī)冗余方式來強(qiáng)化變壓器差動(dòng)保護(hù)可靠性與穩(wěn)定性，且在故障發(fā)生時(shí)，能夠以極短的時(shí)間完成修復(fù)工作，其后系統(tǒng)的可靠性不受過程影響[3]。

2.網(wǎng)采網(wǎng)跳模式

就網(wǎng)采網(wǎng)跳模來說，其保護(hù)系統(tǒng)模型應(yīng)用進(jìn)程中，電流互感器需與合并單元經(jīng)多組電纜進(jìn)行連接，并且在電壓互感器與電纜進(jìn)行連接時(shí)多進(jìn)行的是三相電壓采集，變壓器智能終端應(yīng)用的電纜則會(huì)直接連接斷路器跳閘線圈，以此來直接對其形成作用。該種方式對比上述保護(hù)系統(tǒng)來說，能夠在一定程度上降低誤差，較多應(yīng)用在一些對精度要求較高的變壓器保護(hù)系統(tǒng)中。

3. 直采直跳模式

就網(wǎng)采網(wǎng)跳模來說，其保護(hù)系統(tǒng)模型應(yīng)用進(jìn)程中，人們普遍認(rèn)為智能終端一體化裝置的核心結(jié)構(gòu)即為充足兩個(gè)即以上不同種類的保護(hù)裝置，其雖然具備更為強(qiáng)大的功能與效果，但是就其應(yīng)用情況來說，并未起到1+1>2的效果，甚至在一定程度上抑制了某項(xiàng)功能的發(fā)揮。對比以上三種模式，直采直跳模式穩(wěn)定性、可靠性更高，其不需應(yīng)用很多交換機(jī)，即可達(dá)到對變電站整體系統(tǒng)的保護(hù)作用，其有效縮減了智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的投入成本，利于該種模式的迅速傳播，應(yīng)用價(jià)值更高[4]。

4.交換機(jī)組網(wǎng)模式與相應(yīng)的對比情況

一般條件下，智能變電站通常會(huì)選擇一次設(shè)備與雙母接線，通過電子互感器得到數(shù)字量信息，再傳輸至合并單元，整合之后統(tǒng)一傳輸至保護(hù)裝置，最后借助智能終端控制開關(guān)設(shè)備。由此，當(dāng)前智能變電站一般是按照站控層→間隔層→過程層進(jìn)行搭建。而過程層基本都會(huì)涉及到變壓器、斷路器、開關(guān)等設(shè)備，運(yùn)行進(jìn)程中會(huì)涉及到較多環(huán)節(jié)，故而在分析其可靠性時(shí)，應(yīng)將傳輸元件、介質(zhì)等考慮在內(nèi)。在智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)中，未切實(shí)提升其可靠性，在保證其冗余度后，還應(yīng)關(guān)注報(bào)文延時(shí)帶來的影響。

綜合分析交換機(jī)組網(wǎng)方式，能夠得出，總線形結(jié)構(gòu)整體來說結(jié)構(gòu)單一，但卻不會(huì)有很多冗余度留存，但是缺陷同樣明顯：可靠性降低、通信延時(shí)長。其選擇的星型搭建結(jié)果一定程度上縮減了總線形結(jié)構(gòu)帶來的延時(shí)缺陷，但是卻對交換機(jī)各方面的機(jī)能要求比較高，一般形式的交換機(jī)難以達(dá)到星形結(jié)構(gòu)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)形結(jié)構(gòu)雖然冗余度更強(qiáng)，但是其本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，以及與總線形一樣的結(jié)構(gòu)，仍舊逃脫不了通信延時(shí)較長這種致命的問題。因此對比以上情況來說，星形與環(huán)形網(wǎng)絡(luò)存在更少的弊端，其缺陷雖然存在，但是可靠性明顯更強(qiáng)。

此外智能變電站中還存在一種“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用直采網(wǎng)跳模式時(shí)，若是互感器與合并單元應(yīng)用的連接電纜發(fā)生互相，會(huì)導(dǎo)致整體保護(hù)系統(tǒng)癱瘓;在應(yīng)用網(wǎng)采網(wǎng)跳模式時(shí)，電流互感器與合并單元連接的目的是進(jìn)行三相電流采集。對比系列保護(hù)系統(tǒng)方案來說，一般會(huì)選擇可靠性更高的直采直跳，能夠直接進(jìn)行報(bào)文傳輸，可靠性更高。

結(jié)語：綜述，智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析進(jìn)行了論述與分析，探討了其對比傳統(tǒng)變電站的優(yōu)勢，并分析了各種形式保護(hù)系統(tǒng)的不足之處，提出了相對合理的優(yōu)化建議。要求相關(guān)技術(shù)人員能夠根據(jù)變電站的切實(shí)需求，搭建與完善相應(yīng)的變壓器保護(hù)系統(tǒng)，使其充分保障變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]孫濤，李玥，楊萍等.智能變電站中關(guān)于主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作可靠性的研究[J].科技致富向?qū)В?019，（33）：75-75.

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[3]詹智華，詹榮榮，陳爭光等.基于EPON網(wǎng)絡(luò)的智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2019，44（5）：102-107.

[4]梁陽陽.繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的可靠性及風(fēng)險(xiǎn)分析[J].科技與企業(yè)，2019， No.298（1）：239-240.