智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性

吳彬 鄧玉章

摘要：繼電保護是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的最重要的防線，其在系統(tǒng)發(fā)生故障時能否實現(xiàn)可靠的動作，以及非故障時可靠不動作將對人身安全、設(shè)備安全產(chǎn)生著直接的影響。基于此，本文分析提升智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的相關(guān)策略，發(fā)揮智能變電站在電力網(wǎng)絡(luò)中的重要作用，促進電力行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護;可靠性

1智能變電站繼電保護系統(tǒng)的組成

1.1電子式互感器

電子式的互感器是智能變電站繼電保護系統(tǒng)中的重要組成部分，傳統(tǒng)的互感器一般為電磁結(jié)構(gòu)，電磁式互感器不能應(yīng)對數(shù)字化的電氣量測系統(tǒng)發(fā)展。因此采用電子式的互感器，電子式的互感器能夠準確查找故障位置，實時保障保護裝置，而且能夠適應(yīng)智能化電網(wǎng)的需求，使電網(wǎng)系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定。從經(jīng)濟效果上分析，電子式互感器能夠利用光纜取代電纜，使得絕緣結(jié)構(gòu)更加的簡單化。從設(shè)備的發(fā)展性上進行分析，電子式的互感器能夠提供數(shù)字量的輸出，實現(xiàn)二次設(shè)備系統(tǒng)集成，促進變電站實現(xiàn)智能化。

1.2合并單元

合并單元能夠?qū)^程層進行采樣運輸，通過接收時間標記的電子式互感器傳輸額采樣信息，然后將這些采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)嚼^電保護設(shè)備之中。合并單元的優(yōu)勢是實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享，與此同時，因為合并單元不需要像傳統(tǒng)繼電保護裝置一樣進行非常復(fù)雜的接線工作，因此極大地節(jié)省了成本。智能終端則實現(xiàn)了斷路器的實時監(jiān)控，可以控制斷路器的開斷，還可以反饋斷路器的運行狀況。

1.3交換機

交換機是智能變電站繼電保護系統(tǒng)中的核心部件，在繼電保護系統(tǒng)中，以交換機為核心設(shè)備的以太網(wǎng)能夠?qū)鹘y(tǒng)的保護系統(tǒng)代替，繼電保護裝置是變電站的大腦，交換機是智能變電站的中樞神經(jīng)。在數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)中，交換機的主要功能夠建立在通信通道基礎(chǔ)上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的交換。

1.4同步時鐘

同步時鐘可以實現(xiàn)智能電網(wǎng)信號采集和傳輸?shù)臅r序統(tǒng)一，從而智能電網(wǎng)在運行的時候可以更加可靠、準確?，F(xiàn)在，同步時鐘主要是通過使用GPS對變電站的對時裝置進行信號的接收，同時發(fā)出同步脈沖，這樣所有的裝置就都可以接收并且解出同步計時點及校正。

1.5智能終端

在電網(wǎng)電力系統(tǒng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)很多故障，為了實現(xiàn)故障檢修，需要引入智能終端。智能終端的出現(xiàn)能夠?qū)ο到y(tǒng)斷路器設(shè)備內(nèi)部的電、磁、溫度、機械等狀態(tài)進行檢測。該種基于智能終端的檢測，其故障預(yù)防性能比較高，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化控制。一般情況下，智能終端一方面能夠接收保護裝置傳來的跳合閘命令，另一方面也能夠?qū)嗦菲鞯膶崟r信息傳遞到站控層。

2提高智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的策略

2.1優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運維模式

（1）優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在設(shè)定系統(tǒng)的時候，對保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，從繼電保護系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)來看，選擇新的網(wǎng)絡(luò)作為過程層網(wǎng)絡(luò)，能夠提升網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩?，確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。在傳統(tǒng)的變電站系統(tǒng)設(shè)置中，冗余現(xiàn)象會造成資源浪費，影響數(shù)據(jù)傳輸效率，因此，選擇單一采集的方式，減少二級系統(tǒng)的冗余情況，確保數(shù)據(jù)源統(tǒng)一，以繼電保護系統(tǒng)為中心設(shè)計智能變電站系統(tǒng)，能夠減少冗余，提升傳輸效率，降低采集延遲。（2）設(shè)計環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)母線保護組網(wǎng)方案。母線保護組網(wǎng)方案主要是利用母差保護裝置，有效接收智能終端信息，從而實現(xiàn)繼電保護，但是從其運行效果來看，母差保護裝置會影響母差保護容量，對繼電保護造成影響，因此，需要選擇環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以提升其穩(wěn)定性，從而不斷提升繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。（3）優(yōu)化運維模式。在運行的過程中應(yīng)當加強對設(shè)備監(jiān)測信息的應(yīng)用，間隔智能終端和合并單元，在過程層網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)交換機的間隔，對公用交換機及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)進行合理的調(diào)度和管理，對于不同裝置軟硬壓板要采取不同的操作，要注重智能終端柜的現(xiàn)場操作和運行的注意要點。在維護的過程中，要與實際需要相結(jié)合，制定運行支持、狀態(tài)評價、設(shè)備消缺等詳細的現(xiàn)場維護作業(yè)指導(dǎo)手冊，突出關(guān)鍵技術(shù)的管理程序。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)，在智能變電站中，從交流采樣到保護出口回路都處于監(jiān)測中，要想實現(xiàn)良好的設(shè)備狀態(tài)評估，就需要增強監(jiān)控分析能力。

2.2保護變壓器的配置

在智能化電力系統(tǒng)中，每條線路是有固定的電壓限度的，電壓必須穩(wěn)定，過高或過低都會影響線路的正常運行。變壓器系統(tǒng)可以有效的調(diào)節(jié)電路中的控制電壓，變壓器是智能變電站進行配電保護的重要設(shè)施。在變壓器裝置發(fā)揮其配電保護功能時，一般會采用分布式的配置方式，采用這種方式可以實現(xiàn)差動式的繼電保護。變壓器裝置同時也需要進行后備保護，所以配置必須采用集中式。同時對于非電量，可以采用獨立安裝法實現(xiàn)繼電保護，采用獨立安裝法時，斷路器與電纜相連接。

2.3過程層繼電保護

過程層繼電保護同樣是提升繼電保護系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵途徑，在實際的工作過程中，過程層的保護主要是對繼電保護系統(tǒng)的母線與變壓器等設(shè)備實施全面保護，使得整個電力網(wǎng)絡(luò)能夠維持高效、科學(xué)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，消除和降低電力網(wǎng)絡(luò)運行中的安全風(fēng)險。在電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行過程中，專業(yè)人員需結(jié)合智能變電站的具體情況，制定相應(yīng)的保護策略，保障保護值處于相對固定的狀態(tài)下，即使在出現(xiàn)劇烈的網(wǎng)絡(luò)波動情況下，保護值也要維持小幅度的變動，達到動態(tài)平衡的控制與管理效果。在實際的智能變電站建設(shè)過程中，如果所使用的一次設(shè)備數(shù)量較多，需盡量實現(xiàn)硬件與開關(guān)的分離設(shè)置，保持硬件與開關(guān)的獨立性，發(fā)揮對母線的保護作用。在對系統(tǒng)線路的保護方面，盡量選用多段路保護模式。

2.4電壓采用限定延時

在智能變電站運行過程中，如果其處于正常的運行狀態(tài)下，在受到電流等各種外部因素的干擾下，變電站可能會出現(xiàn)斷路等故障，而這些故障可能會造成負荷電流的出現(xiàn)，系統(tǒng)運行的可靠性難以保障。為了改變這一局面，電力系統(tǒng)在完善智能變電站繼電保護系統(tǒng)的過程中，可以通過電壓限定延時的方式來全面、實時監(jiān)測智能變電站運行的具體情況，尤其是要將監(jiān)測的重點放在各個線路電流量的測量方面，一旦電流量超過了正常值，系統(tǒng)會自動發(fā)出預(yù)警，并及時啟動應(yīng)急機制，避免異常情況所造成的損失。

2.5系統(tǒng)實時監(jiān)控與自動報警

智能化的變電站中，實現(xiàn)繼電保護，需要對變電站中的故障進行預(yù)警、檢測以及報警。其中智能報警工作比較重要。實現(xiàn)變電站的智能報警，主要分為以下幾個環(huán)節(jié)：（1）當智能變電站中出現(xiàn)故障時，繼電保護裝置能夠?qū)φ緝?nèi)的數(shù)據(jù)信息進行總結(jié)。同時智能報警系統(tǒng)還需要對站內(nèi)的實時數(shù)據(jù)、警告信息、應(yīng)用信息以及設(shè)備故障信息進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息收集與處理。（2）電網(wǎng)故障的初步診斷。在電網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)問題時，需要對其進行故障初步判斷，在實際判斷環(huán)節(jié)，對智能變電站系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行對比，并提供出比較詳細的故障報告。然后根據(jù)故障管理經(jīng)驗，在實際的智能變電站運行中，需要對變電站的報警信息進行分類，主要可以分為事故信息、變位信息、越位信息、系統(tǒng)異常信息等。（3）系統(tǒng)的跳閘保護，當系統(tǒng)開關(guān)處于打開狀態(tài)中，保護裝置跳閘，信息能夠?qū)﹄娋W(wǎng)裝置問題進行反饋。系統(tǒng)異常信息是指，當系統(tǒng)不運行時進行報警。變位信息是指，通過系統(tǒng)中開關(guān)的變換情況來反映出電網(wǎng)的實際工作狀態(tài)。

3結(jié)束語

智能變電站是電網(wǎng)的重要組成部分，繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接關(guān)系到變電站的運行安全。為提升繼電保護系統(tǒng)可靠性，需要分析智能變電站繼電保護系統(tǒng)的組成，結(jié)合現(xiàn)代科技，不斷提升系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量，將先進的技術(shù)融合到繼電保護系統(tǒng)中，從而完善系統(tǒng)功能，提升系統(tǒng)可靠性。

參考文獻：

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