智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

紀雙全

摘要：闡述智能變電站的繼電保護系統(tǒng)，確保智能變電站的安全，提升繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定，相關管理措施和技術手段，實現(xiàn)繼電保護系統(tǒng)可靠運行。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;系統(tǒng)可靠性

智能變電站的繼電保護系統(tǒng)對變電站的穩(wěn)定運行有著重要的關系，由于智能變電站的復雜性，使得對繼電保護系統(tǒng)的可靠性有了更高的要求。

為此，必須合理利用相關技術和做好管理工作，提升繼電保護系統(tǒng)的可靠性，提升智能變電站的穩(wěn)定性。

1 智能變電站繼電保護系統(tǒng)構成

智能變電站中具有三層結構，表1展示了智能變電站的構成。

1.1 電子式互感器

互感器是智能變電站的關鍵組成部分，傳統(tǒng)變電站都以電磁式互感器為主，經(jīng)過技術的發(fā)展，變成了目前的電子式互感器。電子式互感器在結構上相對傳統(tǒng)的電磁互感器具有絕緣簡單、暫態(tài)特性優(yōu)越、無磁飽和與鐵磁諧振等優(yōu)勢，可以更精準地對一次電氣量信息進行精準地傳變，為控保裝置正確動作提供更精準的信息，保障智能變電站的安全、穩(wěn)定運行。從結構上分析，電子式互感器一般都裝有配套的光纜，在解決傳統(tǒng)互感器二次負載等問題的同時，也節(jié)約了電纜的成本。

智能變電站在運行時所收集到的電網(wǎng)信息都會被發(fā)送到相應的合并單元，一般情況下，合并單元接收到的信息來自電子式互感器等，信息將會被合并單元重新整合，以及通過計算除去合并單元中的錯誤信息和數(shù)據(jù)，修正信息中的錯誤格式，然后再將信息傳遞給保護裝置。所以合并單元能對信息進行初步處理，讓保護裝置可以利用準確的信息，也能處理各種裝置之間的接線問題，保證智能變電站的穩(wěn)定性，還能減低變電站的運行成本。

1.2 智能終端

智能終端的特征主要體現(xiàn)在信息數(shù)字化、控制智能化、狀態(tài)可視化三個方面。信息數(shù)字化是針對其通信功能而言，即一次設備的狀態(tài)信號、控制命令均應轉換為數(shù)字信號后通過光纖與保護、測控等二次設備交互信息?？刂浦悄芑?，是體現(xiàn)設備智能化水平的一個重要指標，主要是接受和處理保護、測控裝置下發(fā)的GOOSE命令，對開關設備進行分合操作等，通過智能終端實現(xiàn)一個間隔內相關一次設備的就地數(shù)字化。狀態(tài)可視化是區(qū)別于常規(guī)高壓設備的又一主要特征，可以對一次設備的溫度、壓力、密度、絕緣、機械特性以及工作狀態(tài)等各種數(shù)據(jù)信息進行采集。智能終端的存在解決了過去電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后可能出現(xiàn)檢測不及時、精準度不夠等問題，以及匯總智能變電站的關鍵運行信息，幫助技術人員了解智能變電站的運行情況，利用這些重要信息可以給電力系統(tǒng)故障提供支撐，最終制定針對性的方案、解決電力故障問題。

1.3 合并單元

智能變電站在運行時所收集到的電網(wǎng)信息都會被發(fā)送到相應的合并單元，一般情況下，合并單元接收到的信息來自電子式互感器等，信息將會被合并單元重新整合，以及通過計算除去合并單元中的錯誤信息和數(shù)據(jù)，修正信息中的錯誤格式，然后再將信息傳遞給保護裝置。所以合并單元能對信息進行初步處理，讓保護裝置可以利用準確的信息，也能處理各種裝置之間的接線問題，保證智能變電站的穩(wěn)定性，還能減低變電站的運行成本。

1.4 交換機

交換機能夠傳輸各種不同類型的數(shù)據(jù)和信息，可以提升智能變電站的信息傳遞效率，使智能變電站可以發(fā)送和接收更多不同類型的信息。隨著目前技術的發(fā)展，交換機的功能日趨完善，從傳統(tǒng)的單純完成信息傳遞工作，開始向構建以太網(wǎng)的方向過渡，因此信息傳遞能力更強，而且也具備較高的穩(wěn)定性。隨著智能電網(wǎng)信息量逐漸升高，所以交換機在智能變電站中正發(fā)揮越來越大的作用，對提升電網(wǎng)的控制效率，保證電網(wǎng)穩(wěn)定發(fā)揮著十分重要的作用。

2 智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性提升策略

2.1 優(yōu)化組網(wǎng)結構

在智能變電站中，通過對過程層交換機進行靜態(tài)組播、VLAN等技術進行流量控制，可以提高網(wǎng)絡帶寬利用率，減少交換機負載及網(wǎng)絡轉發(fā)延時，確保信息交換的時效性和有效性。以母差保護為例，母差保護和各間隔智能終端設備的信息交換量較大，對智能變電站繼電保護系統(tǒng)的母線制定保護方案時，必須有效使用母差保護裝置收集智能終端的數(shù)據(jù)信息，為實現(xiàn)繼電保護目標構建良好基礎。但是實際工作中，技術并不能完美解決保護需求，使用該技術會導致母差保護裝置的實際容量降低，影響智能網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行。為此，應合理使用VLAN或靜態(tài)組播技術，降低網(wǎng)絡風暴發(fā)生的可能，確保保護信息交換的時效性和有效性，提升保護系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

2.2 完善自動報警功能

變電站運行過程中，如果系統(tǒng)內部出現(xiàn)故障，就會自動發(fā)出警報，智能變電站的繼電保護裝置就能做出反應，通過識別智能變電站中相關電力數(shù)據(jù)和整理信息以及保存之后，再識別故障發(fā)生位置;系統(tǒng)的分析模塊會利用系統(tǒng)故障前后的運行數(shù)據(jù)，完成對故障的初步診斷工作，之后智能變電站內部的繼電保護會跳閘以保護整個系統(tǒng)。報警裝置的運行速度和自動化水平有關，智能變電站建設中應該完善自動報警功能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。必須加強對自動報警系統(tǒng)診斷和自動識別功能上的研發(fā)，提升對智能變電站故障問題的發(fā)現(xiàn)速度和診斷的準確性，保護智能變電站的同時也保護電力系統(tǒng)，避免電力系統(tǒng)受到故障問題的干擾，充分保證智能變電站運行的穩(wěn)定。

2.3 優(yōu)化和完善保護配置方案

設計智能變電初期，應充分收集和分析系統(tǒng)資料，對全站繼電保護配置進行系統(tǒng)性論證。一般情況下，應對110k V（重要設備）及以上電壓等級設備配置雙套主保護，以提升繼電保護系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。以線路為例，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和通信網(wǎng)絡構架的完善，在高電壓等級電網(wǎng)線路上配備雙套縱聯(lián)差動保護越來越普遍?？v聯(lián)差動保護只有保護區(qū)內故障時才動作，不存才與下一級線路配合的情況，可快速切除全線任何一點故障，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。通過優(yōu)化繼電保護系統(tǒng)配置方案，可提升變電站系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.4 優(yōu)化運維體系

智能變電站運維工作中，運維人員所使用的軟件、硬件都應使用標準的操作，而且要重視對智能終端柜操作過程中的關鍵點，減少設備因運轉過程中不利影響。對系統(tǒng)的維修和養(yǎng)護工作也要結合具體的工作內容確定處理方法，電力系統(tǒng)內部應結合自身變電站在智能技術選擇、應用方面的特點建立規(guī)范的操作手冊，加強日常工作中對系統(tǒng)的狀態(tài)評測等工作，利用核心技術提升系統(tǒng)的監(jiān)管水平。并且，智能變電站技術是在不斷發(fā)展的，因此在變電站技術水平不斷提升的同時，也要不斷更新運行維護標準，確保運維工作的質量。

2.5 過流電限定保護

智能變電站運行中會受到外界因素的干擾而出現(xiàn)電流過載的問題，容易引發(fā)線路或變電站相關一次設備出現(xiàn)過電流，也即電流過負荷，從而導致故障發(fā)生時繼電保護誤動或者拒動，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性等一系列問題。因此，可以在根據(jù)智能變電站中設計電壓限定延時，以實現(xiàn)每個間隔終端電流的準確測量，一旦發(fā)現(xiàn)負荷問題，及時對系統(tǒng)進行調整，實現(xiàn)對系統(tǒng)的過流電限定保護。

3 結語

隨著電力技術水平的提升，大量的智能變電站投入到了電網(wǎng)當中，增加了電網(wǎng)管理的復雜性，對繼電保護系統(tǒng)有了更高要求。所以，必須加強對繼電保護系統(tǒng)的研究工作，加強在技術層面的創(chuàng)新，采取科學的管理制度，發(fā)揮繼電保護系統(tǒng)的作用。

參考文獻：

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