變電站自動(dòng)化系統(tǒng)繼電保護(hù)問題分析

關(guān)健珊

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東 佛山 528300)

1 引言

自動(dòng)化變電站在智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中起到了關(guān)鍵性的支撐作用，自動(dòng)化變電站的發(fā)展為傳統(tǒng)變電站運(yùn)行維護(hù)帶來了全新的變革方向[1]。在智能化變電站的繼電保護(hù)過程中，應(yīng)對(duì)繼電保護(hù)的方法進(jìn)行實(shí)時(shí)的深入研究，與當(dāng)代自動(dòng)化變電站的繼電保護(hù)要求緊密結(jié)合在一起，最顯著的變化在于由傳統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)裝置轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄茉O(shè)備(智能終端)。因此，將電力系統(tǒng)的發(fā)展與電網(wǎng)建設(shè)的需求緊密結(jié)合，可增加設(shè)備的使用年限與成本效益。本文將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)合建設(shè)工程的繼電保護(hù)裝置運(yùn)營存在的問題進(jìn)行了探討分析，為自動(dòng)化變電站繼電站保護(hù)問題提供更為技術(shù)性、實(shí)用性的配置方案[2]。

2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)繼電設(shè)備維護(hù)存在的問題

2.1 自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置工作模式

自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置具有操作便捷、數(shù)據(jù)檢索高效、信息收集范圍廣等優(yōu)勢，基本工作模式見圖1。

圖1 自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置基本工作模式

自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置通過PC完成變電站工作狀態(tài)下的操作檢測，能夠?qū)⒆詣?dòng)化繼電保護(hù)裝置工作狀態(tài)下的獲取的數(shù)據(jù)信息傳達(dá)測量、控制、保護(hù)等命令，在自動(dòng)化檢測結(jié)束后，系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)線等將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理并形成可行性報(bào)告，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置“一鍵式”工作模式。自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置一般主要包括個(gè)人PC、檢測端、檢測儀、被測裝置、網(wǎng)線、無線網(wǎng)絡(luò)等，通過網(wǎng)線連接交換機(jī)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，檢測儀和被測裝置通過檢測線進(jìn)行連接。

2.2 內(nèi)部設(shè)備復(fù)雜

結(jié)合現(xiàn)有的自動(dòng)化變電站建造工作來看，可知在建設(shè)自動(dòng)化變電站時(shí)所采用的建材都是較為新型的建設(shè)材料。最容易出現(xiàn)的問題就是在應(yīng)用過程中與傳統(tǒng)設(shè)備不匹配的問題。傳統(tǒng)變電站內(nèi)部所使用的設(shè)備在出現(xiàn)故障時(shí)不能與新興的建材進(jìn)行兼容，導(dǎo)致在實(shí)際的工作過程中產(chǎn)生不良后果。自動(dòng)化變電站中常出現(xiàn)的內(nèi)部設(shè)備為電子感應(yīng)設(shè)備，主要功能是在變電站進(jìn)行工作的過程中利用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對(duì)電能進(jìn)行輸出，在借助智能控制技術(shù)(Intelligent control)以及遠(yuǎn)程控制技術(shù)(Remote control)的同時(shí)，整體保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)變電站使用時(shí)長較為久遠(yuǎn)，常出現(xiàn)設(shè)備老化的現(xiàn)象以及運(yùn)行不穩(wěn)定的工作情況，對(duì)變電站的工作以及設(shè)備應(yīng)用效率造成嚴(yán)重影響。在設(shè)備內(nèi)部線路中若出現(xiàn)自動(dòng)化變電站相排斥的現(xiàn)象，設(shè)備性能的不穩(wěn)定發(fā)揮，為整個(gè)自動(dòng)化變電站的信號(hào)傳遞帶來阻礙，降低變電站的工作效率[3]。

2.3 自動(dòng)化變電站運(yùn)行信息保密程度不高

智能變電站的信號(hào)傳遞過程中需要借助前期模擬搭建的數(shù)字模型，在設(shè)備傳遞信號(hào)時(shí)，區(qū)域網(wǎng)絡(luò)需要針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析再得以統(tǒng)計(jì)，對(duì)同一類別的信息進(jìn)行針對(duì)性匯總，確保在自動(dòng)化變電站進(jìn)行信息傳播時(shí)，能夠在保持設(shè)備穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上提高設(shè)備的工作效率[4]。但目前現(xiàn)有的變電站信息傳播方式實(shí)施情況反映了安全防護(hù)性能較差的缺陷，由于變電站容易受到外部因素的影響，在進(jìn)行信息傳遞的過程中系統(tǒng)運(yùn)行不良，降低信息傳播的精準(zhǔn)性。綜上所述，在自動(dòng)化變電站的建設(shè)過程中對(duì)體統(tǒng)安全性能的考慮是至關(guān)重要的。

3 自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1 常規(guī)的微機(jī)保護(hù)與自動(dòng)化保護(hù)的硬件方面的差界

在自動(dòng)化變電站的微機(jī)保護(hù)裝置中主要應(yīng)用的硬件結(jié)構(gòu)主要分為以下幾個(gè)方面(見圖1)。自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置的電子感應(yīng)器的主要功能是對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，與傳統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)收集形式不同且硬件結(jié)構(gòu)也存在較大的差異性。自動(dòng)化保護(hù)裝置的硬件主要包括數(shù)據(jù)采樣單元、信號(hào)處理單元、邏輯處理單元、通信接口等。微機(jī)保護(hù)裝置配置的信號(hào)處理器單元主要對(duì)開關(guān)量輸入以及執(zhí)行元件進(jìn)行管理；數(shù)據(jù)采集器與邏輯處理單元針對(duì)采集到的的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類整理以便于進(jìn)行最終的人機(jī)對(duì)話以及數(shù)據(jù)通信。

圖2 常規(guī)保護(hù)裝置硬件結(jié)構(gòu)

3.2 自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置的接口實(shí)現(xiàn)方式

電子式互感器在自動(dòng)化變電站中處于主要信息技術(shù)的應(yīng)用地位，其工作過程主要是通過光纖采集到數(shù)據(jù)信息，再以逛數(shù)字信號(hào)的方式將數(shù)據(jù)信息傳送至通信低壓端，最后在對(duì)數(shù)據(jù)的歸類處理下對(duì)滿足規(guī)范要求的數(shù)字量進(jìn)行最終輸出。在最終接收到的數(shù)據(jù)信息形式是以數(shù)字量的采樣值方式通過光纖進(jìn)行的，以至于在信息傳播中不含有高次諧波(High-order harmonic)。在即將合并的數(shù)據(jù)信息中可直接變換為用于樓價(jià)保護(hù)的電信號(hào)采集值，規(guī)避了在數(shù)據(jù)信息傳遞過程中中間環(huán)節(jié)造成的數(shù)據(jù)采樣誤差情況的出現(xiàn)。由此可見在與自動(dòng)化變電站實(shí)際情況結(jié)合后采用的對(duì)點(diǎn)通信方式(分為執(zhí)行單元以及中央處理單元)，直接決定了在自動(dòng)化變電系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，對(duì)保護(hù)接口的具體鏈接方式進(jìn)行了直接網(wǎng)絡(luò)通信的工作方法[5]。

4 自動(dòng)化變電站系統(tǒng)繼電保護(hù)運(yùn)行維護(hù)的詳細(xì)措施

繼電保護(hù)裝置在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，常出現(xiàn)由各類原因?qū)е碌墓收?，所以?duì)自動(dòng)化變電站的定時(shí)檢修管理是十分必要的，用以保障變電站的運(yùn)行能力得以充分發(fā)揮。在一般情況下，自動(dòng)化變電站的繼電保護(hù)裝置普遍都具有較強(qiáng)的自主修復(fù)能力以及儲(chǔ)存數(shù)據(jù)故障能力，工作人員主要應(yīng)從繼電器的全局性以及個(gè)性兩大方面進(jìn)行考慮，主要目的是降低繼電器在整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的主體地位，協(xié)調(diào)繼電器局部區(qū)域與整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的故障。

圖3 自動(dòng)化系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置硬件結(jié)構(gòu)

4.1 故障維護(hù)方案

4.1.1 終端故障

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)繼電保護(hù)過程中若智能終端出現(xiàn)問題，需首先查看設(shè)備開關(guān)跳閘的部位是否出現(xiàn)故障。在實(shí)際的應(yīng)用過程中需要對(duì)自動(dòng)化變電站中的運(yùn)行設(shè)備的跳合閘做好實(shí)施監(jiān)管，在繼電保護(hù)過程中，如若發(fā)生故障警報(bào)需及時(shí)對(duì)合閘部位進(jìn)行故障處理，再對(duì)智能終端的故障原因進(jìn)行進(jìn)一步探究，找到關(guān)鍵原因。

4.1.2 交換機(jī)故障

交換機(jī)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)繼電保護(hù)過程中也極易出現(xiàn)問題，引起交換機(jī)出現(xiàn)問題的原因類型較多，所以對(duì)其的故障排除過程也較繁瑣。在實(shí)際故障排除的過程中，需要對(duì)GOOSE的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)圖進(jìn)行初步的分析對(duì)比，對(duì)交換機(jī)的類型進(jìn)行鎖定，在結(jié)合串聯(lián)交換機(jī)的故障情況后，對(duì)鏈路進(jìn)行故障判斷，及時(shí)解決交換機(jī)出現(xiàn)的故障問題[6]。

4.2 干擾信號(hào)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的影響

在以往的變電站自動(dòng)化繼電保護(hù)工作經(jīng)驗(yàn)中可得知低壓變電網(wǎng)絡(luò)相對(duì)高壓變電網(wǎng)絡(luò)的的復(fù)雜程度較低。在低氣壓電路網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)中電壓變換過于頻繁，使低氣壓電場的工作狀態(tài)更為難以預(yù)料，在磁場變化較大的繼電保護(hù)工作環(huán)境中，可將電氣設(shè)備的開關(guān)安裝于室內(nèi)(尤其是夏季)，減少因散熱不及時(shí)造成的設(shè)備工作壽命縮短等問題的出現(xiàn)[7]。在低壓的配電網(wǎng)絡(luò)中，直流電壓的變換幅度較大，增加了短路電流問題存在的威脅。直流電壓在浮動(dòng)較大的情況下會(huì)造成對(duì)電氣設(shè)備自身適應(yīng)參數(shù)的增加，對(duì)整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行造成了極大的影響。所以，在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)建立的過程中需要針對(duì)電子元件的實(shí)用性、安全性、效率性進(jìn)行繼電保護(hù)電路的設(shè)計(jì)與規(guī)劃。

4.3 開發(fā)系統(tǒng)建立匹配度

在對(duì)變電器自動(dòng)化繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)時(shí)，需要從全局的角度建立完整的聯(lián)系關(guān)系。在不同系統(tǒng)的互聯(lián)工作過程中需要著重關(guān)注轉(zhuǎn)換接口是否存在不匹配的問題，在與不同廠家進(jìn)行互聯(lián)時(shí)能夠做到彼此兼容相互糅合，保證制造商與技術(shù)部門可以做到統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，徹底解決轉(zhuǎn)換接口匹配程度的問題。

5 結(jié)語

自動(dòng)化變電站對(duì)于人類的生產(chǎn)生活具有促進(jìn)意義，現(xiàn)今的科學(xué)技術(shù)水平仍存在較多的客觀因素，導(dǎo)致現(xiàn)存的自動(dòng)化變電站系統(tǒng)中重難點(diǎn)問題尚未得到解決。需要國家相關(guān)的科研小組不斷對(duì)自動(dòng)化變電站繼電保護(hù)問題進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，以保障社會(huì)的供電安全。