智能變電站繼電保護(hù)檢測(cè)和調(diào)試技術(shù)研究

青島特銳德設(shè)計(jì)院有限公司 梁道營(yíng)

引言

隨著當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度越來(lái)越快，人們對(duì)于電力方面的使用需求量也在隨之增加，為更好的保證電力供應(yīng)滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需求，建設(shè)智能電網(wǎng)是未來(lái)電力領(lǐng)域發(fā)展的必然之路。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，智能變電站的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大化，作為集多種現(xiàn)代化技術(shù)于一體的系統(tǒng)，不僅僅具有節(jié)能環(huán)保的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在原有變電站的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升了電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行效率；但同時(shí)也因系統(tǒng)更加復(fù)雜化，使得系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)方式和檢測(cè)調(diào)試工作難度因此增加。

1 概述智能變電站

所謂智能變電站，是應(yīng)用當(dāng)前現(xiàn)代化比較先進(jìn)的、高效環(huán)保的控制裝置，自動(dòng)化完成信息采集、測(cè)量以及控制的各項(xiàng)操作。相比較于以往所使用的傳統(tǒng)變電站而言，智能變電站能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用光纖完成信息傳輸，傳輸速度和效率也要高于傳統(tǒng)的電纜傳輸方式，具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，根據(jù)應(yīng)用實(shí)踐，智能變電站主要有以下幾方面應(yīng)用特征：

其一，數(shù)字化。這部分主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)收集方面，促使數(shù)據(jù)收集的方式更趨于現(xiàn)代化需求，一方面能夠?qū)⒁淮味坞姎怏w系整合起來(lái)，另一方面還能在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升測(cè)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，充分發(fā)揮信息集成化的科學(xué)高效性優(yōu)勢(shì)。

其二，分布化。從系統(tǒng)分層的角度來(lái)看，其具有分布化的特征，通過(guò)以此提出分布式配置，將目標(biāo)作為基礎(chǔ)對(duì)此進(jìn)行科學(xué)劃分，然后將中央處理器引進(jìn)其中，以此對(duì)此進(jìn)行相應(yīng)的處理和計(jì)算[1]。

其三，網(wǎng)絡(luò)化。一般情況下，變電站基于數(shù)字自動(dòng)化體系進(jìn)行信息傳遞時(shí)，需要做好以下工作，層間信息傳遞、智能傳感設(shè)施與間隔層設(shè)置的信息傳遞等。

智能變電站繼電保護(hù)的重要性：相比較于以往傳統(tǒng)模式下的變電站而言，智能變電站的最大優(yōu)勢(shì)就是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備與設(shè)備之間在數(shù)據(jù)信息的共享和互聯(lián)目標(biāo)。從數(shù)字化電網(wǎng)建設(shè)的角度來(lái)講，智能變電站是其中一項(xiàng)重要組成，從發(fā)展的角度來(lái)講，智能變電站的誕生是基于當(dāng)前我國(guó)社會(huì)快速發(fā)展背景下對(duì)電力提出的巨大需求，同時(shí)也是加快推動(dòng)電力領(lǐng)域升級(jí)發(fā)展的必然之路。因此進(jìn)行智能變電站繼電保護(hù)檢測(cè)和調(diào)試，其根本目的在于確保電網(wǎng)所處運(yùn)行環(huán)境的安全性和可靠性，以此最大化避免變電站在運(yùn)行期間可能發(fā)生的各類風(fēng)險(xiǎn)和故障問(wèn)題，迎合當(dāng)前時(shí)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下對(duì)電能資源提出的使用需求。

2 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的架構(gòu)分析

2.1 層間通信

一般來(lái)說(shuō)，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，層間與設(shè)備兩者進(jìn)行通信時(shí)是要求嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行的，基于通信標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，繼電保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)行期間形成的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息會(huì)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行區(qū)域劃分，在劃分的同時(shí)形成相應(yīng)的數(shù)字資料，通過(guò)這種通信方式，不僅確保電力數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的傳輸目的，同時(shí)也能夠達(dá)成全面覆蓋系統(tǒng)數(shù)據(jù)的架構(gòu)目的。

2.2 保護(hù)系統(tǒng)

從本質(zhì)上來(lái)看，繼電保護(hù)系統(tǒng)具有非常強(qiáng)的復(fù)雜性特征，其在實(shí)際運(yùn)行中的邏輯，是基于繼電保護(hù)邏輯單元來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理工作，根據(jù)采集結(jié)果來(lái)判定當(dāng)前智能變電站運(yùn)行狀態(tài)是否安全穩(wěn)定，以此來(lái)決定之后需要采取的調(diào)控措施[2]。通常來(lái)講，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)行期間，可通過(guò)裝設(shè)網(wǎng)絡(luò)同步對(duì)時(shí)系統(tǒng)，以此來(lái)進(jìn)一步提升繼電保護(hù)的實(shí)效性，以此有效保證繼電保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)行期間所搜集各類信息的準(zhǔn)確性；同時(shí)起到優(yōu)化繼電保護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能的作用，促使智能變電站保持在長(zhǎng)久的安全運(yùn)行狀態(tài)下。

3 智能變電站繼電保護(hù)檢測(cè)

3.1 繼電保護(hù)裝置

要想切實(shí)保證繼電保護(hù)系統(tǒng)始終處于安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，在使用繼電保護(hù)設(shè)備前，都需要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)性、全面性的檢測(cè)工作，通過(guò)檢測(cè)以保證上述繼電保護(hù)設(shè)備的質(zhì)量，才能將其應(yīng)用于實(shí)際繼電保護(hù)系統(tǒng)中?；谝陨?，針對(duì)繼電保護(hù)裝置的檢測(cè)，應(yīng)特別重視的是動(dòng)作值、動(dòng)作時(shí)間這兩方面內(nèi)容的檢測(cè)工作，通常情況下，進(jìn)行動(dòng)作值和動(dòng)作時(shí)間檢測(cè)過(guò)程中，需要向其施加一定的電流和電壓來(lái)進(jìn)行，在檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)多次觀察繼電保護(hù)裝置顯示面板的參數(shù)信息，將面板中的數(shù)值與繼電保護(hù)測(cè)試儀兩者進(jìn)行對(duì)比，做好動(dòng)作值、動(dòng)作時(shí)間的準(zhǔn)確記錄。

3.2 發(fā)電機(jī)和變壓器

在進(jìn)行智能變電站繼電保護(hù)檢測(cè)過(guò)程中，發(fā)電機(jī)、變壓器也是其中比較重要的一項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容。針對(duì)發(fā)電機(jī)檢測(cè)，主要是對(duì)其出廠情況、電壓是否處于限制要求數(shù)值內(nèi)、在進(jìn)行發(fā)電時(shí)是否安全穩(wěn)定等等進(jìn)行檢測(cè)；針對(duì)變壓器檢測(cè)，通常集中在對(duì)變壓器電壓部分的檢測(cè)工作。

3.3 線路保護(hù)

針對(duì)智能變電站繼電保護(hù)中的線路保護(hù)這部分檢測(cè)時(shí)，通常是借助相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備或儀器來(lái)檢測(cè)線路保護(hù)中的設(shè)備模擬器以及合并單元，通過(guò)檢測(cè)后能夠有效判定當(dāng)前線路保護(hù)的運(yùn)行情況，同時(shí)也能夠判斷其中可能會(huì)對(duì)線路保護(hù)有不利影響的因素，只有完成線路保護(hù)檢測(cè)，以此確定其在未來(lái)投入使用中的安全性，確保線路保護(hù)能夠順利投入實(shí)際應(yīng)用中，充分發(fā)揮智能變電站的應(yīng)用價(jià)值[3]。

4 智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試技術(shù)

4.1 繼電保護(hù)設(shè)備

在正式對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備開(kāi)展調(diào)試作業(yè)前，首先要求相關(guān)工作人員針對(duì)之后的調(diào)試工作進(jìn)行相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，這樣做的目的在于為之后的調(diào)試設(shè)施在運(yùn)行過(guò)程中，保障其始終處于良好運(yùn)行環(huán)境下。從整體上來(lái)看，關(guān)于繼電保護(hù)設(shè)備的調(diào)試工作主要分為以下幾方面進(jìn)行：

其一，關(guān)于設(shè)備插件的檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)，確保其應(yīng)用性能在實(shí)際運(yùn)行中的完善性，且各項(xiàng)功能齊全具體，完成端子排部分的檢測(cè)后，還需要對(duì)其中所投入壓板是否滿足設(shè)備使用需求進(jìn)行調(diào)試；其二，針對(duì)交流和直流回路設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)。在這個(gè)過(guò)程中需要特別注意的是，應(yīng)以斷電的狀態(tài)開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作，然后將其中所有邏輯插件全部拔出來(lái)進(jìn)行調(diào)試。

其三，對(duì)于零漂檢查。要求相關(guān)調(diào)試作業(yè)人員采取電壓回路短接的方式進(jìn)行，與此同時(shí)還要將電流回路切斷，在這種狀態(tài)下才能更清晰的觀察到電壓、電流零漂參數(shù)信息。另外，要想對(duì)采樣結(jié)果是否準(zhǔn)確進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，還需要將交流電流和電壓接入繼電保護(hù)設(shè)備中端子排中，通過(guò)這種方式來(lái)對(duì)采樣數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化進(jìn)行更為全面的觀察，以此保證最終檢測(cè)出來(lái)的真實(shí)數(shù)據(jù)參數(shù)，與繼電保護(hù)設(shè)施所呈現(xiàn)出來(lái)的數(shù)據(jù)參數(shù)差別控制在5%以內(nèi)[4]。

其四，針對(duì)開(kāi)關(guān)量的檢測(cè)。首先要求相關(guān)檢測(cè)人員通過(guò)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，以此分析開(kāi)關(guān)量在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種情況，這樣做的目的在于明確相應(yīng)輸出動(dòng)作，有效保證最終檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，起到對(duì)檢測(cè)質(zhì)量和工作效率的優(yōu)化作用。完成以上繼電保護(hù)設(shè)備的調(diào)試工作后，相關(guān)工作人員還要校正保護(hù)定值，其中主要有縱聯(lián)差動(dòng)、零序定/反時(shí)限、距離等，完成校正后然后通過(guò)光纖通道聯(lián)調(diào)，保證光纖通道在連接過(guò)程中能夠在安全狀態(tài)下進(jìn)行。

4.2 線路保護(hù)

就智能變電站的運(yùn)行性質(zhì)來(lái)講，其是基于信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳播目的，因此線路保護(hù)成效對(duì)于智能變電站進(jìn)行信息采集具有直接性關(guān)聯(lián)和影響?；谝陨希谶M(jìn)行智能變電站調(diào)試過(guò)程中，工作人員在其中的參與度具有非常重要作用，在進(jìn)行實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，要求工作人員做好防護(hù)措施，以此防止在之后的調(diào)試作業(yè)中出現(xiàn)不必要的安全事故。針對(duì)線路保護(hù)這部分的調(diào)試，其中需要特別注意的是，母線安全距離這部分的調(diào)試，為確保調(diào)試工作能夠嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行、保證調(diào)試的科學(xué)性，在實(shí)際調(diào)試操作過(guò)程中，可采取對(duì)母線進(jìn)行控制的方式來(lái)合并單元格，同時(shí)還要特別注意相關(guān)應(yīng)用數(shù)據(jù)的處理工作。

4.3 監(jiān)控系統(tǒng)

在智能變電站繼電保護(hù)中，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)其中比較常用的基礎(chǔ)性設(shè)備，做好網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備的調(diào)試具有一定的必要性。要想在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)工作效率，一般情況下都會(huì)選擇網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀來(lái)起到輔助性的作用，所謂網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀，就是能夠?qū)χ悄茏冸娬驹谶\(yùn)行期間所產(chǎn)生的報(bào)文記錄下來(lái)，然后通過(guò)對(duì)記錄的報(bào)文進(jìn)行全方位、系統(tǒng)性的分析，在分析過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)記錄異常部分，就可以自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警操作。

在智能變電站繼電保護(hù)中，關(guān)于監(jiān)控設(shè)備在其中的應(yīng)用作用，主要體現(xiàn)在以下兩方面內(nèi)容中：其一，有效檢測(cè)變電站在運(yùn)行期間所產(chǎn)生的各項(xiàng)參數(shù)信息，通過(guò)對(duì)運(yùn)行參數(shù)信息進(jìn)行分析，以此確定當(dāng)前變電站是否存在運(yùn)行異常情況[5]；其二，如果設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障問(wèn)題，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)能夠直接分析故障發(fā)生原因，這對(duì)于設(shè)備進(jìn)行二次檢修工作具有一定作用。從整體上來(lái)看監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用，其中所具有的報(bào)警功能能夠在最快時(shí)間內(nèi)傳達(dá)給相關(guān)工作人員，以此促使維修作業(yè)人員順利解決故障問(wèn)題，同時(shí)能夠減少因故障發(fā)生對(duì)智能變電站造成的負(fù)面影響，最大化保證電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4.4 大電流故障保護(hù)調(diào)試

智能變電站在運(yùn)行期間經(jīng)常發(fā)生大電流性的故障問(wèn)題，因此針對(duì)智能變電站進(jìn)行大電流故障保護(hù)調(diào)試具有一定的重要性，這對(duì)智能變電站能否安全有效運(yùn)行具有一定的保障意義。針對(duì)智能變電站中多使用大電流發(fā)生器電流，以此為標(biāo)準(zhǔn)互感器、電子式互感器的運(yùn)行提供有力基礎(chǔ)，要求工作人員記錄好合并單元輸出值，通過(guò)應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置對(duì)各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集工作。

基于以上，就智能變電站運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行分析，能夠明顯看出標(biāo)準(zhǔn)互感器與電子式互感器之間具有某種關(guān)聯(lián)，對(duì)電子式互感器進(jìn)行精度校驗(yàn)的同時(shí)，需要標(biāo)準(zhǔn)互感器參與其中進(jìn)行校驗(yàn)。從整體上來(lái)看，大電流故障保護(hù)調(diào)試就是針對(duì)智能變電站運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的短路、合并單元口、合并單元雙AD差異、組網(wǎng)接口等開(kāi)展相應(yīng)的調(diào)試，通過(guò)調(diào)試減少未來(lái)可能出現(xiàn)突發(fā)性故障對(duì)變電站繼電保護(hù)工作正常運(yùn)行產(chǎn)生的影響，以此最大程度保證智能變電站能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

4.5 GOOSE調(diào)試

從整體上來(lái)看，GOOSE的調(diào)試可分為以下三方面內(nèi)容進(jìn)行：其一，對(duì)當(dāng)前繼電保護(hù)系統(tǒng)能否正常通信、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能否對(duì)系統(tǒng)通信狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，檢查燈泡照明狀態(tài)所指示的對(duì)象是否處于正常運(yùn)行情況；其二，在進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，可應(yīng)用若干個(gè)傳輸壓力板來(lái)發(fā)送相應(yīng)的信息進(jìn)行調(diào)試，以此對(duì)傳輸壓力板、附件進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的目的在于確定整個(gè)電流能否完全通過(guò)；其三，針對(duì)于普通系統(tǒng)而言，一方面要測(cè)試其是否能夠順利完成信號(hào)傳輸；另一方面測(cè)試是否能夠完全接收信號(hào)，因此在測(cè)試過(guò)程中，如果存在不能接收信號(hào)或傳輸信號(hào)的情況下，應(yīng)確定是哪方面環(huán)節(jié)存在問(wèn)題，并采取相應(yīng)措施解決問(wèn)題，進(jìn)行這部分調(diào)試的目的在于保證傳輸和輸出功能能夠有效使用。

綜上，智能變電站的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，對(duì)加快國(guó)家電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展具有推動(dòng)性和幫助性意義。從某種角度上來(lái)講，其屬于電力領(lǐng)域在發(fā)展中，因客觀環(huán)境在其中的驅(qū)動(dòng)影響下的未來(lái)發(fā)展必然趨勢(shì)，對(duì)于智能變電站中的繼電保護(hù)，其對(duì)發(fā)揮智能變電站應(yīng)用作用、推動(dòng)智能電網(wǎng)的快速發(fā)展具有積極性意義。因此，做好變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)試工作具有必要性意義，以此提升智能變電站的繼電保護(hù)應(yīng)用功能，改善原變電站在運(yùn)行中存在的弊端問(wèn)題，充分發(fā)揮智能變電站在運(yùn)行過(guò)程中的繼電保護(hù)應(yīng)用功能，對(duì)提升智能變電站在實(shí)際運(yùn)行中的安全性、穩(wěn)定性具有重要作用。