智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)研究

王喜

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司 江蘇 蘇州 215400

引言

智能變電站是當前變電站發(fā)展的主要方向和趨勢，也是我國科學技術(shù)的具體體現(xiàn)，具有明顯的時代意義，也具有電力事業(yè)發(fā)展的實際意義。其中，電力作為國家和社會發(fā)展的關(guān)鍵動力，也是人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾茉?。如何保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性，直接決定了國家和人們不同需求。同時，在這一整體趨勢下，我國的電力資源需求總量也在不斷上漲，這就使得傳統(tǒng)的變電站運行模式已經(jīng)不能滿足當下社會的實際需求了。對比之下，智能變電站已然成為我國電力系統(tǒng)的重要組成部分。而針對智能變電站的運行，繼電保護系統(tǒng)又有著不可取代的作用。基于此，電力企業(yè)和相關(guān)工作人員，還需要進一步加大對繼電保護系統(tǒng)的研究，切實對焦安全隱患問題，確保繼電保護系統(tǒng)作用的正常發(fā)揮，保證我國電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

1 智能變電站繼電保護概述

一般認為，智能變電站是伴隨著我國電力領(lǐng)域不斷發(fā)展而衍生出來的新興產(chǎn)物。在智能變電站運行的過程中，也體現(xiàn)出了很多高科技元素，是對電力事業(yè)運行的一個變革和創(chuàng)新，也進一步推動了我國電力事業(yè)的自動化管理進程。那么從智能變電站具體的技術(shù)應(yīng)用來看，主要包括了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、光電信息技術(shù)以及微電子集成技術(shù)等多個方面。同時，若從本質(zhì)上針對智能變電站展開分析，可以將智能變電站看作一個具有多種功能的電氣設(shè)備，并在設(shè)備中一并融合了自動化的屬性。此外，在生態(tài)環(huán)保理念的支持下，對比傳統(tǒng)變電站，智能變電站也體現(xiàn)出了更好的節(jié)能效果[1]。

對比智能變電站和傳統(tǒng)變電站，智能變電站的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下3個方面：①在智能變電站的結(jié)構(gòu)方面，智能變電站基本上采用的是三層量網(wǎng)絡(luò)方式。在三層量網(wǎng)路方式的基礎(chǔ)上，針對傳統(tǒng)的變電站結(jié)構(gòu)進行了全方位的優(yōu)化與革新。同時，在智能變電站中也對通信技術(shù)和信息技術(shù)進行了應(yīng)用，包括信息的采集、信息的操作、指令的下達等環(huán)節(jié)，都能夠?qū)崿F(xiàn)自動化。過程中，即便是遇到了風險問題，智能變電站對比傳統(tǒng)變電網(wǎng)往往能夠達到風險自動化保護的效果，切實降低了風險帶來的負面影響，切實提高了電力系統(tǒng)供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性；②智能變電站對比傳統(tǒng)變電站要具有明顯的信息共享優(yōu)勢和平臺網(wǎng)絡(luò)化優(yōu)化。一般認為，在智能變電站運行的過程中，通過對信息技術(shù)的應(yīng)用，能夠更好地對焦系統(tǒng)的信息，完善系統(tǒng)信息的交流和互動，實現(xiàn)系統(tǒng)信息的共享，以此來切實提高系統(tǒng)運行過程中的協(xié)調(diào)性；③智能變電站對比傳統(tǒng)變電站還要具有更好的節(jié)能優(yōu)勢。這主要是因為相對于傳統(tǒng)的變電站，智能變電站在運行方式上要更加合理，從而減少了智能變電站運行過程中的能源需求，為電力企業(yè)節(jié)省了更多的成本，也更有利于促進我國電力事業(yè)和經(jīng)濟整體的可持續(xù)發(fā)展。

2 繼電保護系統(tǒng)概述

一般認為，在智能變電站中，繼電保護系統(tǒng)是最為重要的系統(tǒng)。這主要是智能變電站的運行往往伴隨著各種各樣的風險因素，并在風險因素的導向下，引發(fā)電力故障，甚至是安全事故。那么針對這一問題，就需要對繼電保護系統(tǒng)進行應(yīng)用，切實對焦智能變電站的風險問題，達到風險防控、風險管理的目的。過程中，通過智能變電站中繼電保護系統(tǒng)的應(yīng)用，便可以針對智能變電站進行自動化監(jiān)測，并結(jié)合自動化監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息來提煉出狀態(tài)情況和故障情況。期間，如果智能變電站的效果參數(shù)出現(xiàn)了異常，例如溫度參數(shù)異常、電力參數(shù)異常等，繼電保護系統(tǒng)便能夠及時針對異常問題進行反饋。一方面是由工作人員及時對其進行處理，另一方面也能夠采取一些應(yīng)急措施，如線路切斷、故障隔離等[2]。

3 智能變電站繼電保護的標準要求

3.1 一次設(shè)備智能化

一般認為，在變電站中一次設(shè)備是至關(guān)重要的組成部分，如果做好一次設(shè)備的智能化發(fā)展有著十分關(guān)鍵的意義。同時，一次設(shè)備的智能化建設(shè)，也是變電站智能化建設(shè)的前提和基礎(chǔ)。只有確保了一次設(shè)備的智能化發(fā)展，才能夠保證變電站的智能化發(fā)展，才能夠真正提高變電站的功能。但是，從我國目前的實際情況來看，由于智能化發(fā)展進程較晚，很多技術(shù)還不是很完善。在一次設(shè)備智能化技術(shù)應(yīng)用與融合的過程中，仍會受到很多阻力，真正意義上的一次智能化設(shè)備若想要投入使用，還需要一段時間。那么針對這一問題，在當前為了能夠發(fā)揮出變電站的智能化功能，電力企業(yè)和相關(guān)工作人員大都會將智能構(gòu)件與一次設(shè)備進行關(guān)聯(lián)，以此來達到一次設(shè)備智能化的初步效果，并連帶著變電站的智能化效果提升。其中，較為常見的主要包括了斷路器的智能化、變壓器的智能化等。一般認為，在智能變電站實際運行的過程中，一次設(shè)備和二次設(shè)備是至關(guān)重要的。主要保證了二者的交互效率，才能夠在真正意義上保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。而針對這一問題，伴隨著我國數(shù)字化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，也針對傳統(tǒng)的一次設(shè)備與二次設(shè)備交互方式發(fā)生了很大的改變。在二者交互的過程中，通過數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，能夠進一步加速數(shù)據(jù)和信息的共享，提高數(shù)據(jù)信息共享的效率，使其成為智能變電站發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

3.2 二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

一般認為，與傳統(tǒng)的變電站相對比，智能變電站是存在本質(zhì)上的區(qū)別的。不僅僅是智能變電站具有更強的功能，在結(jié)構(gòu)上也與傳統(tǒng)變電站有明顯的不同。尤其是針對一次設(shè)備和二次設(shè)備的信息傳遞問題。傳統(tǒng)變電站采用的方式是二次回路，而智能變電站則會選擇對光纖進行利用，以此來達到網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展效果，切實提高了數(shù)據(jù)信息的傳輸效率，也能夠?qū)挂酝畔鬏斨写嬖诘恼`差，以及數(shù)據(jù)信息共享中存在的誤差進行消除。此外，在傳統(tǒng)變電站中，如要對設(shè)備進行連接，而用到的工具便是纜線。對此，智能變電站同樣能夠改變這樣的連接方式，使其在網(wǎng)絡(luò)信息的基礎(chǔ)上實現(xiàn)設(shè)備的有效連接。一方面是全面優(yōu)化了數(shù)據(jù)信息的傳輸效率，另一方面也提高了數(shù)據(jù)信息傳輸過程中的可靠性，并同時減少了纜線材料方面的成本投入，提高了綜合效益。最后，則是在變電站繼電保護的過程中，傳統(tǒng)變電站往往很容易受到人為因素的影響。而智能變電站的應(yīng)用不僅僅是提高了結(jié)構(gòu)整體的簡約型，也在極大程度上提升了繼電保護的效果[3]。

4 智能變電站繼電保護功能分析

4.1 限定延時電壓

一般認為，在智能變電站實際運行的過程中，電力企業(yè)和工作人員通過對延時電壓進行限定，能夠進一步提高幾點保護系統(tǒng)的運行效果。同時，從智能變電站實際的實際運行情況來看，往往也很容易受到諸多因素的干擾。包括環(huán)境因素干擾、人為因素干擾等。那么在這些因素的影響下，便很容易導致智能變電站出現(xiàn)短路問題，從而給正常的電力供應(yīng)帶來負面影響。過程中，電力企業(yè)和工作人員通過變電站的限定延時控制，能夠進一步對焦這些負面影響，切實削弱負面影響帶來的干擾。過程中，電力企業(yè)和工作人員采取延時控制方法。首先可以針對智能變電站的電流問題進行監(jiān)測，確保電力信息的實時獲取。期間，如果發(fā)現(xiàn)電流值出現(xiàn)了異常情況，繼電保護系統(tǒng)便開始發(fā)揮功能，針對線路予以切斷，從而避免因為異常電流問題給系統(tǒng)造成損害，以此來達到變電設(shè)備的保護效果。

4.2 輔助決策功能

一般認為，在電力系統(tǒng)運行的過程中，故障問題是很難避免的。很多因素的存在，都容易引發(fā)故障問題，進而增加系統(tǒng)的運行風險。同時，從繼電保護運行的實際情況來看，也很容易在故障因素的干擾下出現(xiàn)保護誤動。甚至是在錯誤的繼電保護過程中引發(fā)電力事故，以及帶來電力設(shè)備的損壞。因此，針對以上問題，在電力系統(tǒng)運行之前，就需要電力企業(yè)和工作人員對焦各類系統(tǒng)故障問題做好分析和研究。尤其是要明確故障問題的成因、內(nèi)容、位置等關(guān)鍵信息。但是，在進行人工操作的過程中，也很容易受到人員經(jīng)驗和人員專業(yè)素養(yǎng)的影響?；蛘呤窍拗屏斯收蠁栴}處理的效率，或者是導致了一些故障問題沒有被發(fā)現(xiàn)，以及在發(fā)現(xiàn)后采取了錯誤的處理方式。對此，仍是需要借助繼電保護系統(tǒng)來減少人員操作的負面影響，針對系統(tǒng)運行中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進行收集，以及針對數(shù)據(jù)信息開展模糊分析。通過繼電保護的應(yīng)用，一方面是能夠提高故障問題判定的及時性，準確收集有關(guān)故障的數(shù)據(jù)和信息；另一方面也能夠針對系統(tǒng)的故障問題進行預(yù)測，達到防患于未然的效果。

5 智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)的常見故障問題處理方法

5.1 智能終端故障處理

針對以上問題，在智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)的常見故障問題處理中，首先是針對智能終端故障進行處理。一般認為，作為智能變電站的重要組成部分，一旦智能終端發(fā)生了故障問題，便會對智能變電站的整體運行產(chǎn)生負面影響。包括變電站的跳合閘失靈等。因此，針對這一問題，首先是需要明確系統(tǒng)安全運行這一主要原則，避免故障給跳合閘帶來的影響。期間，技術(shù)人員可針對智能終端的出口板進行退出處理，以此來削弱由于智能終端故障因素帶來的負面影響。之后，再由工作人員針對智能終端的故障問題進行分析與處理，明確故障的成因、內(nèi)容和位置等相關(guān)要素。

5.2 間隔合并單元故障

一般認為，在智能變電站繼電保護系統(tǒng)運行的過程中，合并單元有著至關(guān)重要的作用。其中合并單元的功能主要體現(xiàn)在針對系統(tǒng)運行中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息進行監(jiān)控。因此，一旦合并單元出現(xiàn)了故障問題，便會直接給智能變電站的智能保護系統(tǒng)帶來嚴重的負面影響。那么基于這一問題，在合并單位發(fā)生了故障問題后，維修人員首先需要對其進行斷開處理，確保發(fā)生故障的單元能夠被斷開，以及停止運行。從具體的操作來看，首先是單線間隔保護出口壓板退出，以及故障位置保護出口壓板退出，并同時對故障位置的保護母線裝置進行退出處理。電力企業(yè)和維護人員借助于這樣一種處理方式，能夠進一步削弱單元故障帶來的負面影響，并控制單元故障的持續(xù)發(fā)展。同時，也能夠針對單元故障問題對智能變電站帶來的影響進行控制，最大限度地降低影響效果，具有十分重要的意義和價值。

6 結(jié)束語

綜上所述，在智能化技術(shù)發(fā)展以及智能化變電站發(fā)展的過程中，切實提高了我國電力工程的整體水平。但是考慮到智能化技術(shù)在電力工程中應(yīng)用的時間仍比較短，還存在著很多問題，這就需要電力企業(yè)進一步做好優(yōu)化工作，提高二者的融合默契度，促進我國電力事業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。