智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究

曹宇

摘要：基于智能化電網(wǎng)概念的不斷發(fā)展與應(yīng)用范圍的普及，智能變電站也開始成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，其繼電保護(hù)系統(tǒng)及可靠性成為學(xué)者研究的重點(diǎn)內(nèi)容。該文簡要分析了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成，同時(shí)簡要分析了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)具體的操作方式，并從完善繼電保護(hù)工作、保證間隔層中的繼電保護(hù)工作等方面分析了如何提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)本身的可靠性，以期確保智能變電站能夠正常、穩(wěn)定的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù)系統(tǒng)

隨著智能電網(wǎng)概念的逐漸火熱，智能變電站概念也被提出。智能變電站是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的匯集點(diǎn)，是智能電網(wǎng)的重要組成部分。智能變電站通過網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，能夠智能地完成信號(hào)的采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)作保護(hù)等功能。在智能變電站保護(hù)系統(tǒng)中，使用光纖來替代電纜連接一次設(shè)備與二次設(shè)備，同時(shí)輸出的模擬信號(hào)也變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。由于這些不同，智能變電站保護(hù)系統(tǒng)也與傳統(tǒng)變電站有較大差異。

1智能變電站及繼電保護(hù)簡述

1.1 智能變電站

智能變電站指的是在變電站的建設(shè)管理中，將原有的變電建設(shè)管理和智能技術(shù)應(yīng)用結(jié)合，保障在技術(shù)應(yīng)用的結(jié)合中，能夠發(fā)揮出整體技術(shù)應(yīng)用的實(shí)踐性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)化技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐。按照其建設(shè)中的設(shè)計(jì)要素實(shí)施來看，整個(gè)智能變電站建設(shè)中，其建設(shè)是建立在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用之上的，并且在其技術(shù)的應(yīng)用過程中，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)應(yīng)用測量和采集，保障在技術(shù)的應(yīng)用采集中，能夠控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。而按照智能變電站的特點(diǎn)來看，其整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用中，采用的是數(shù)字的集成化設(shè)計(jì)，通過數(shù)字的集成化設(shè)計(jì)，將整個(gè)變電站運(yùn)行中的工作開展分解，轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)應(yīng)用的模塊化發(fā)展，通過這種模塊化技術(shù)的應(yīng)用處理，能夠保障整個(gè)技術(shù)應(yīng)用中的控制效能得到發(fā)揮，最終在集成系統(tǒng)的應(yīng)用控制下，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)控制，以此進(jìn)行變電站運(yùn)行中的信息監(jiān)督控制，提升變電站整體的電力運(yùn)行效果。

1.2 繼電保護(hù)

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)建設(shè)中需要完善的一項(xiàng)保護(hù)供電建設(shè)裝置，在整個(gè)繼電保護(hù)過程中，其采用的是間隔控制，借助間隔控制能夠?qū)⒄麄€(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)輸中的電力轉(zhuǎn)換進(jìn)行優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)了電力傳輸轉(zhuǎn)換的優(yōu)化控制。整個(gè)繼電保護(hù)工作開展是建立在IEC61850協(xié)議之上的，按照該協(xié)議中的規(guī)定，整個(gè)繼電保護(hù)裝置應(yīng)用中，需要將其繼電控制中的構(gòu)成元件分析好，一般情況下構(gòu)成元件分為以下幾種：一是交換機(jī);二是網(wǎng)絡(luò)接口;三是電子互感器。只有將以上三種構(gòu)成元件組裝好，才能將整個(gè)繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用性能發(fā)揮出來，實(shí)現(xiàn)其繼電保護(hù)管理的科學(xué)化部署能力提升。需要注意的是在繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用中，其對(duì)應(yīng)裝置應(yīng)用中的跳閘與合閘控制需要進(jìn)行專門的分析，確保能夠?qū)⑻l與合閘的裝置信息收集好，以此提升裝置應(yīng)用性能。

2智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析

2.1變壓器配置保護(hù)

一般來說，變電站在進(jìn)行配電的過程中往往需要限定電壓的額度，只有適合的電壓范圍才會(huì)促進(jìn)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果電壓出現(xiàn)過載或者不足的情況，就會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響。而調(diào)節(jié)電壓的功能是由變壓器系統(tǒng)來提供的。因此，變壓器系統(tǒng)可以說是整個(gè)變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中必須要重點(diǎn)保護(hù)的。如果變壓器系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，即意味著整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮了其應(yīng)有的作用和功效。因此，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)為了保證變壓器系統(tǒng)的安全性，在配電保護(hù)的構(gòu)成中采用的是分布式配置，這樣就能夠分散變壓器系統(tǒng)的壓力，從而保護(hù)變壓器在電力調(diào)節(jié)的過程中不會(huì)承受過分的壓力而導(dǎo)致電壓超載或不足。而在后置裝備的繼電保護(hù)過程中則是采用的集中式配置手段，這樣就能夠以不同的手段來保證在配電過程中繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性不會(huì)因?yàn)橥饨缫蛩氐挠绊懚档汀?/p>

2.2過流電限定保護(hù)

所謂過流電實(shí)際上就是電流過載現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致變電站出現(xiàn)外部電路短路，從而電流負(fù)荷壓力變大。盡管負(fù)荷電流與正常電流在大小上沒有太大區(qū)別，但是負(fù)荷電流極易導(dǎo)致變電站外部出現(xiàn)故障，甚至?xí)?dǎo)致變電站跳閘，這就會(huì)使得變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性變低。因此在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中采用的是電壓限定延時(shí)方式，這種方式能夠有效地、精準(zhǔn)地測量變電站各條變電線路終端電流量，這樣就能夠確保當(dāng)過載負(fù)荷電流出現(xiàn)時(shí)，能夠在第一時(shí)間進(jìn)行處理。而且智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)之所以會(huì)被稱作是智能化的保護(hù)系統(tǒng)也是因?yàn)樵谶@個(gè)保護(hù)系統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)置了保護(hù)措施，就是一旦過載負(fù)荷電流出現(xiàn)的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的向智能終端進(jìn)行報(bào)警，而智能終端也會(huì)根據(jù)過載負(fù)荷電流的實(shí)際情況來下達(dá)保護(hù)命令，這樣不僅能夠有效解決過載負(fù)荷電流可能對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的嚴(yán)重影響，而且也保證了繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性不會(huì)降低，甚至?xí)蠓嵘?/p>

2.3繼電保護(hù)系統(tǒng)的線路保護(hù)

對(duì)于變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)來說，線路的保護(hù)是保證保護(hù)系統(tǒng)可靠性的一個(gè)非常重要的因素。在傳統(tǒng)變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)中，對(duì)于線路的保護(hù)雖然有明顯效果，但是仍然存在一定的安全隱患。而在智能化的變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，對(duì)線路采用的是縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)方式，這種保護(hù)方式能夠有效的保證繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。而且縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)方式一般可分為集中式和后備式，但是無論哪一種，通過合理的配置之后，都能夠有效地將繼電保護(hù)功能發(fā)揮出來。其實(shí)之所以保護(hù)線路就能夠保護(hù)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性主要原因在于線路本身控制各級(jí)電壓之間的間隔單元，換句話來講線路是連接通道，而智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)在對(duì)線路進(jìn)行保護(hù)的同時(shí)也能夠?qū)φ麄€(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)作情況進(jìn)行檢測，因此該部分的保護(hù)對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性有著決定性的作用。而縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)方式也是能夠提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的有效方法。

3智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性提升的主要途徑

通過以上分析，得出智能變電站中母線保護(hù)系統(tǒng)的可靠性最低，但是它又作為智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)主要的組成部分，其可靠性能的高低直接對(duì)智能變電站整體系統(tǒng)的可用性造成影響。由此看來為了提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，就要增加其系統(tǒng)冗余性，而系統(tǒng)冗余性是由網(wǎng)絡(luò)冗余度和系統(tǒng)裝置冗余度決定的，所以，可以從以下幾點(diǎn)出發(fā)：

1. 由于智能變電站和一般的變電站一樣，都需要使用冗余裝置來提升其系統(tǒng)的可靠性，冗余裝置具有兩套保護(hù)系統(tǒng)，并且這兩套系統(tǒng)又有獨(dú)立合并單元，交換機(jī)和保護(hù)的裝置，以此實(shí)現(xiàn)了裝置冗余，確保了系統(tǒng)的可靠性。
2. 從物理結(jié)構(gòu)分析，智能變電站最大的優(yōu)勢就是能夠自由的選用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要采用并行太網(wǎng)冗余技術(shù)，利用其冗余性的特征，靈活的選擇星型或線星，有效提高了其冗余度，保障了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。
3. 由于系統(tǒng)的正常運(yùn)行是智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)性能的最好表現(xiàn)，一旦電壓不足，直接對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成不利影響，所以為了提升系統(tǒng)的可靠性、安全性，電力系統(tǒng)的相關(guān)工作人員在變壓器配電保護(hù)的過程中一定要進(jìn)行合理的配置，例如可以采用分布式的配置方式，一般以便于實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)。對(duì)于后備裝置機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)，采用集中式的配置方式，從而降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度，確保整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

4結(jié)束語

因此相關(guān)工作人員要采用科學(xué)有效的方法對(duì)其可靠性進(jìn)行分析與研究，在研究中充分考慮安全問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障信息，并在第一時(shí)間內(nèi)采取措施，采用集中式的配置手段，有效減少故障的發(fā)生概率，促進(jìn)電力企業(yè)的安全、穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 凌光.基于系統(tǒng)測試觀點(diǎn)的智能變電站與傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)比較研究[J].浙江電力，2016（7）：32-36.

[2]篤峻.智能變電站繼電保護(hù)在線運(yùn)維系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2016（7）：163-168.