基于智能變電站的繼電保護分析

李 河

（廣西電網(wǎng)有限責任公司桂林供電局，廣西 桂林 541002）

0 引言

隨著我國電網(wǎng)建設技術(shù)的不斷進步，為了解決傳統(tǒng)變電站在信息操作等方面的缺點，已經(jīng)實現(xiàn)了智能變電站在電網(wǎng)建設中的投入。特別是近年來倡導節(jié)能環(huán)保為主要發(fā)展方向的理念傳播開來，智能變電站的重要技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展電網(wǎng)建設不可取代的部分，也是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)。

1 智能變電站的特點

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要基礎，它統(tǒng)一協(xié)調(diào)的發(fā)揮作用，對于智能變電站她主要有智能設備和智能高級應用兩個部分組成。其中智能設備是基礎也是更要組成部分，它主要是通過一次設備與智能組件的有效結(jié)合，智能組件主要包括預測控制裝置、安全裝置、控制安全裝置、狀態(tài)監(jiān)測裝置、智能終端，通過這幾個組件的結(jié)合，幫助一次設備更好的運行，所以智能組件也被成為第二次設備。智能變電站不僅可以有效的施舍預測和保護，還能進行計量和互動，在原來的基礎上施舍全面自動化。對于智能變電站，智能組件發(fā)揮了重要的作用。因為其特有的方式和信息量，自動化表現(xiàn)在，數(shù)據(jù)不是像以前只作為傳輸，現(xiàn)在在傳輸?shù)幕A上更好的分析，然后傳到電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)中，主要是通過自動化平臺以及自動化系統(tǒng)中高級應用模塊進行對數(shù)據(jù)的剖析，進行智能的控制，決策，最后發(fā)出警告的信號。在這一分析過程中，可以通過對變壓器的檢測發(fā)現(xiàn)其中存在的安全隱患和不符合參數(shù)的信息，當出現(xiàn)這一系問題時，設備將自己發(fā)出警報信息。通過設備信息數(shù)字字化、標準共享化、通信平臺網(wǎng)絡化。有了這些強大的功能外，它還具備集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化等顯著技術(shù)特征，可以更好的擴展、升級、維護，甚至可以更高形式和性能上進行改造。智能變電站是發(fā)展的產(chǎn)物，隨著科學技術(shù)的進步，將更加廣泛的應用在電力中。

智能變電站主要有自愈性、兼容性、高效性、安全性、這些特點。其中自愈性包括關于電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠預測并及時應對系統(tǒng)問題以避免或減少故障失電和電壓不穩(wěn)等電力供應質(zhì)量的一些問題，這是智能變電站的一個重要的特點。兼容性即電站可以通過控制分散的電源，達到合流的效應，通過信息技術(shù)平臺和界面將用戶連接到電池，由風轉(zhuǎn)化的電能上，這是智能變電站的一個表現(xiàn)形式。電網(wǎng)將達到更優(yōu)化的輸配量比，從而減少電力成本。電網(wǎng)的升級將提高輸電網(wǎng)的輸送能力，使輸送容量最優(yōu)化，減少損耗，使最低成本發(fā)電的電源得到最高利用率。同時可以更好地協(xié)調(diào)電力輸送與當?shù)刎摵傻钠ヅ?、地區(qū)間能源流動與通信傳輸量之間的關系。這就是智能變電站的高效性的表現(xiàn)。最主要的是安全性，電站可以在自然狀態(tài)與計算機監(jiān)控兩者之間進行安全運行，新技術(shù)的應用和新設備的配置能夠更好地識別和應對人為破壞及自然侵害。這樣將電站更人性化的應用。

2 智能變電站繼電保護的問題

（1）智能變電站中的主要保護是電流速斷保護，電流速斷保護是在最大運行方式情況下利用系統(tǒng)線路的末端三相短路電流來進行整理規(guī)定的，但是由于其靈敏度大于1.2，因此要把動作電流值取得較小一點，特殊情況下比如是在線路較長，配電變壓器較多時，即系統(tǒng)阻抗能力比較大的時候，動作點就要取更小的數(shù)值。如果在整定時不考慮給電流速斷保護帶來的影響，那么配電變壓器投入時所產(chǎn)生的勵磁涌流的起始值就會元超過無時限速斷保護定值，進而造成系統(tǒng)故障后恢復送電時發(fā)生開關合上或運行過程中頻繁跳閘的情況。

（2）隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，其規(guī)模的在不斷的擴大，因此智能變電站電力系統(tǒng)中的短路電流也會隨著發(fā)生變化，如果變電出口處或者是配電出口處發(fā)生短路，那么短路電流就會變大，甚至會達到普通額定電流的幾百倍。在正常情況下，短路電流倍數(shù)越大，那么就會造成誤差較大的電流互感器變比，進而就可能使靈敏度低的電流速斷保護拒絕操作命令。

（3）二次回路問題，繼電保護涉及到的二次回路數(shù)量較多、接線復雜，常常是故障頻發(fā)環(huán)節(jié)。設備檢驗時，通常會注重檢查設備本體，忽視對二次回路接線檢查，所以運行中會出現(xiàn)二次回路接線故障。比如開口三角N 與L、PT 切換時失去了零序電壓，造成回路不暢通等。

3 智能變電站繼電保護體系構(gòu)建以及注意事項

3.1 “三層兩網(wǎng)”架構(gòu)

所謂“三層兩網(wǎng)”是的是站控層、間隔層、過程層三層，這三層構(gòu)成了站控層網(wǎng)絡和過程層網(wǎng)絡。智能變電站中的繼電保護站控層網(wǎng)絡實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、修改、傳輸?shù)龋^程層網(wǎng)絡實現(xiàn)了開關、閉鎖等信息采集，并以把這些信號傳輸?shù)轿C處理?！叭龑觾删W(wǎng)”是智能電站繼電保護的基本構(gòu)建，是繼電保護實效性的重要性能。

3.2 繼電保護的系統(tǒng)建模

繼電保護的系統(tǒng)建模是建立在完整的IEC61850 協(xié)議上的，IEC61850 協(xié)議的出現(xiàn)實現(xiàn)了信息模型的構(gòu)建，并確立了部分信息交換規(guī)則。在系統(tǒng)建模方面，IEC61850 協(xié)議以繼電保護的功能為分類，分出多個邏輯設備和邏輯節(jié)點，包括開關跳閘、保護采樣等節(jié)點。與此同時，IEC61850 協(xié)議還按照通信類型進行特定映射，并對數(shù)據(jù)進行覆蓋式保護，拓展了數(shù)據(jù)類的方法。IEC61850 協(xié)議是構(gòu)建繼電保護體系的必要成份，也是國際統(tǒng)一的協(xié)議，因此人們應當加大對IEC61850 協(xié)議的數(shù)據(jù)保護，必須建立完善數(shù)據(jù)傳輸防火墻，提高網(wǎng)絡數(shù)據(jù)保護指數(shù)。

3.3 構(gòu)建數(shù)據(jù)幀傳輸

智能變電站繼電保護技術(shù)在保護裝置上擯棄了傳統(tǒng)的專門采樣、命令信號通道，使信號傳輸具有網(wǎng)絡性。傳統(tǒng)的繼電保護技術(shù)在處理速率以及通道固定等方面不具備動態(tài)性，相比智能繼電保護技術(shù)較為固定。而智能變電站繼電保護技術(shù)實現(xiàn)了高速的數(shù)據(jù)采樣、多控件信息獲取，并實現(xiàn)了高速的網(wǎng)絡交換和人機交換。當然，實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的傳輸必須建立在“三層兩網(wǎng)”的架構(gòu)之上，高速的網(wǎng)絡傳輸也對繼電保護有一定的約束，因此完善“三層兩網(wǎng)”架構(gòu)的構(gòu)建是實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)闹攸c工作。

3.4 完善模塊化保護功能

與傳統(tǒng)繼電保護裝置不同的是，智能變電站的繼電保護技術(shù)實現(xiàn)了模塊化的保護功能，完成了不同網(wǎng)絡層的信息共享。智能變電站技術(shù)保護采用“分散”的保護技術(shù)，使繼電保護不依賴于裝置，而是取決于不同的網(wǎng)絡性能，模塊化保護使繼電保護穩(wěn)定性更高。

3.5 構(gòu)建高精度同步系統(tǒng)

智能變電站繼電保護技術(shù)存在信息同步和時差問題，因此構(gòu)建一個高精度的同步系統(tǒng)勢在必得。首先，高精度的同步系統(tǒng)要構(gòu)建信息資源的共享通道，實現(xiàn)專門的信息共享和同步；其次，構(gòu)建多放射性的同步系統(tǒng)，使鏈路狀態(tài)不受影響，充分發(fā)揮智能變電站繼電保護的高精度同步。同此同時，高精度的同步系統(tǒng)要求我們利用高速的網(wǎng)絡傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效監(jiān)測和同步。

4 結(jié)語

隨著技術(shù)的革新、材料與工藝的應用，繼電保護硬件設備的可靠性也大大的提高，智能變電站的繼電保護是一場技術(shù)的革新與應用，它將給繼電保護專業(yè)領域帶來革命性的變化。隨著智能電網(wǎng)建設的推進，相關研究的深入，繼電保護也面向智能化、安全化、全面化方面發(fā)展，因此大力發(fā)展與運用此技術(shù)，可以為國家和人員作出最具有基礎性和保障性的生活。

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