智能變電站建設(shè)中繼電保護(hù)工作創(chuàng)新思路探究

馬軍

摘要：目前，我國的電力行業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，電力行業(yè)正面臨著重要的變革。智能變電站已成為我國電網(wǎng)建設(shè)中的首要項目，隨著低碳經(jīng)濟與可持續(xù)發(fā)展策略的正式實施，電力企業(yè)也開始步入追求經(jīng)濟與環(huán)保發(fā)展的隊伍，而智能化的變電站便是其中最有特色的建設(shè)項目。文章對智能變電站建設(shè)中繼電保護(hù)工作的創(chuàng)新思路進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；創(chuàng)新思路；電力行業(yè)；電網(wǎng)建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM63 文章編號：1009-2374（2016）19-0167-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.080

變電站是一個匯集信息流、電力流、業(yè)務(wù)流的系統(tǒng)，而伴隨智能化電網(wǎng)的建設(shè)，智能化變電站的建設(shè)已成為電力行業(yè)所面臨的重要難題。變電站是電力網(wǎng)絡(luò)中的一個基本組成，因此智能變電站的建設(shè)已成為我國智能化電網(wǎng)建設(shè)的首要內(nèi)容。本文從智能變電站的基本概念及特點、智能變電站的基本原理、智能變電站對繼電保護(hù)工作提出的要求、智能變電站建設(shè)中繼電保護(hù)工作的創(chuàng)新思路等方面對智能變電站建設(shè)中繼電保護(hù)工作創(chuàng)新思路展開詳細(xì)的探討與分析。

1 智能變電站的基本概念及原理

1.1 智能變電站的基本概念

智能變電站是指使用可靠、先進(jìn)、環(huán)保、低碳及集成的智能化設(shè)備，追求全站通信平臺的信息化、全站信息的數(shù)字化以及信息共享的標(biāo)準(zhǔn)化，并能夠自動完成信息的測量、采集、計算、保護(hù)、控制及監(jiān)控等基本功能的變電站系統(tǒng)，是由站控層、間隔層及過程層三個部分組成的，如圖1所示：

1.2 智能變電站的基本原理

智能變電站的繼電保護(hù)工作原理是在溫度升高、電壓突變、電流增加等突發(fā)問題出現(xiàn)時及時采取跳閘措施以保護(hù)電路的過程。因此，為了確保跳閘過程的準(zhǔn)確性與可靠性，保證繼電保護(hù)工作正常進(jìn)行，工作人員需提前對系統(tǒng)所具有的可靠系數(shù)進(jìn)行相關(guān)計算，使其保證在1.3～1.5的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。值得注意的是，繼電器的靈敏系數(shù)還包含保護(hù)動作值與故障發(fā)生最小值，此時的標(biāo)準(zhǔn)范圍便在1.2～2之間。

2 智能變電站的基本特點

2.1 一次設(shè)備的智能性

智能變電站的基礎(chǔ)便是一次設(shè)備的智能化，目前，一次設(shè)備智能化并沒有得到真正的運行，現(xiàn)階段多采用智能組件與一次設(shè)備組合而成的一次設(shè)備，例如智能變壓器及智能斷電器等。這些設(shè)備因為采用了光纖網(wǎng)絡(luò)及數(shù)字化電子互感器而促使數(shù)字化數(shù)據(jù)交換過程的良好

實現(xiàn)。

2.2 二次設(shè)備的智能性

傳統(tǒng)變電站中的二次回路具有較多的缺點，因此智能變電站將其進(jìn)行了較大程度的弱化，二次設(shè)備中通信連接全部借助光纖實現(xiàn)，所以二次設(shè)備能夠確保資源與數(shù)據(jù)共享的真正實現(xiàn)。此外，傳統(tǒng)的導(dǎo)線及電纜的連接方式均已被數(shù)字公共信號所替代，這不僅降低了連接導(dǎo)體、電纜及端子的使用率，同時也使得變電站的控制過程更為簡單化，繼電保護(hù)系統(tǒng)更具可靠性。

2.3 運行控制的智能化

智能變電站系統(tǒng)中會采用大量智能化的決策對系統(tǒng)進(jìn)行支持，這便使得整個變電站系統(tǒng)的自動化水平有所提升。此外，調(diào)度中心的相關(guān)操作也會使得控制命令能夠在該系統(tǒng)中自動地執(zhí)行，同時還會具有自動性的審核、校正功能。

3 智能變電站對繼電保護(hù)工作提出的要求

電力系統(tǒng)的供電安全與供電質(zhì)量主要依賴于繼電保護(hù)工作，因此繼電保護(hù)工作對我國智能變電站的建設(shè)具有舉足輕重的意義?，F(xiàn)階段的智能變電站系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的變電站系統(tǒng)基礎(chǔ)上所進(jìn)行的優(yōu)化與升級，因此傳統(tǒng)的繼電保護(hù)工作已不能滿足電力企業(yè)的需求。所以為確保智能變電站建設(shè)工作的順利完成，應(yīng)根據(jù)智能變電站的建設(shè)需求開展繼電保護(hù)工作。

3.1 智能變電站的數(shù)字化

隨著網(wǎng)絡(luò)時代的到來，我國的變電站系統(tǒng)也逐漸向著智能化與數(shù)字化的方向發(fā)展，其中主要的特點是，現(xiàn)階段的智能變電站具有較強的信息獲取能力。與傳統(tǒng)的變電站相比，智能變電站的繼電保護(hù)主要用于對電路供電質(zhì)量及供電安全的保護(hù)。信息化與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的不斷發(fā)展推動智能變電站信息獲取過程的飛速發(fā)展，使得員工能夠以最快的速度獲得各個變電站設(shè)備及儀器的相關(guān)技術(shù)、參數(shù)指標(biāo)，從而為變電站的故障處理提供有力的數(shù)據(jù)及技術(shù)支撐，所以智能變電站均具有較為完善的電力數(shù)據(jù)信息。

3.2 智能變電站的功能性

伴隨我國智能變電站建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在智能變電站中獲得良好的應(yīng)用。如今，我國的電力企業(yè)已根據(jù)繼電保護(hù)工作的實施建設(shè)起專門的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)會推動我國智能變電站向著功能性的方向發(fā)展，從而大大提高工作人員的操作水平。例如，在智能變電站中使用統(tǒng)一的控制器、可控性的串聯(lián)補償裝置以及靜止的無功補償裝置等。

4 智能變電站建設(shè)中繼電保護(hù)工作的創(chuàng)新思路

隨著設(shè)備、儀器及技術(shù)的不斷發(fā)展，智能變電站的繼電保護(hù)工作環(huán)境越來越優(yōu)越便利、越來越靈活、也越來越容易控制，但是目前的智能變電站大多是基于網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立起來的，繼電保護(hù)信息的獲取以及信號的發(fā)送媒介均變成了數(shù)字化的新型模式。因此，繼電保護(hù)工作的開展首先要充分利用變電站的內(nèi)部資源，從而使得繼電保護(hù)配置得到進(jìn)一步的優(yōu)化，例如電氣元件的保護(hù)性指標(biāo)及相關(guān)信息等。此外，網(wǎng)絡(luò)信息所具備的數(shù)字化特點也在一定程度上促進(jìn)了信息可靠性與安全性的實現(xiàn)。因此，根據(jù)智能變電站建設(shè)過程中所存在的繼電保護(hù)問題，相關(guān)人員應(yīng)采取積極的處理措施，并提出創(chuàng)造性的對策。

4.1 實現(xiàn)智能變電站的數(shù)字化

變電站互感器的傳輸性直接受到繼電保護(hù)性能的影響，從某種意義上說，降低傳感器的故障率、提高互感器的傳輸效率便可提升繼電保護(hù)的性能。因此，在變電站智能化發(fā)展的背景下，繼電保護(hù)工作可以順利開展，并不需要考慮電力互感器的飽和、二次回路的短路以及回路接地錯誤等問題。此外，智能變電站還能在較大程度上增加數(shù)據(jù)的可靠性與電氣量傳輸信息的時效性，這些優(yōu)勢均可提升繼電保護(hù)裝置的基本性能。例如，WANS及PMU網(wǎng)絡(luò)的使用可以為智能變電站提供緊急控制與科學(xué)運行的有關(guān)信息。特別是在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)建設(shè)完成的前提下，其不僅對傳統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)施的延時性進(jìn)行完善，同時也在一定程度上提高了對時間的敏感性，從而使得系統(tǒng)故障點的判定過程得以有效進(jìn)行，最終保證停電等事故應(yīng)急處理的順利進(jìn)行。因此，繼電保護(hù)可以通過借助智能變電站的數(shù)字化傳感特點，對各種輔助功能進(jìn)行良好的優(yōu)化，以此提高自身的基本性能。

4.2 使用新興的技術(shù)手段

目前，智能變電站建設(shè)過程中所使用的新型能源主要包括風(fēng)能、太陽能及生物能等，而新技術(shù)的實行僅靠這些新能源是不能完成的，除此之外，工作人員還要運用新思想，例如繼電保護(hù)中的自適應(yīng)保護(hù)思想等。在引入新能源以后，工作人員應(yīng)在建設(shè)過程中注意能源接入過程的隨機性，在確保智能變電站接入過程安全的基礎(chǔ)上，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)度，使得效率更高、操作更靈活。其中，對智能變電站進(jìn)行靈活的控制已經(jīng)成為智能變電站良好發(fā)展的關(guān)鍵，其不僅能夠?qū)鹘y(tǒng)故障進(jìn)行良好的改進(jìn)，同時也能促進(jìn)新技術(shù)的良好使用。例如，為了提高智能變電站的智能化水平，必須要在智能變電站中安裝智能斷路器。目前，常見的高壓開關(guān)設(shè)備有空氣絕緣的敞開式開關(guān)設(shè)備、混合技術(shù)開關(guān)設(shè)備、氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備。相比于其他兩種開關(guān)設(shè)備來說，混合技術(shù)開關(guān)設(shè)備更加先進(jìn)，在變電站中應(yīng)用混合技術(shù)開關(guān)設(shè)備可以有效解決開關(guān)運行可靠性方面的問題，而且設(shè)備自身的體積也比較小，可以有效減少占地面積。雖然混合技術(shù)開關(guān)設(shè)備具有很多的優(yōu)點，但在智能變電站使用的過程中仍無法滿足智能化的要求。因此，必須要將混合技術(shù)開關(guān)設(shè)備和其他的裝置連接在一起使用?？梢詫⒒旌霞夹g(shù)開關(guān)設(shè)備和保護(hù)裝置、表計等連接在一起，提高智能斷路器的智能化水平。

自適應(yīng)保護(hù)思想在傳統(tǒng)的繼電保護(hù)工作中只是被用于數(shù)值調(diào)整及分析過程，其功能具有較差的靈活性與相對的單一性，因此會導(dǎo)致整個智能變電站的網(wǎng)絡(luò)信息不通暢，最終難以保證信息的及時性與準(zhǔn)確性，從而使得變電站本身的運行失去科學(xué)依據(jù)。而數(shù)字化技術(shù)的引入使得自適應(yīng)保護(hù)思想得以良好的應(yīng)用，并使得智能變電站能夠根據(jù)有關(guān)信息完成定值與分析過程。此外，由于這些信息具有較高的準(zhǔn)確性，繼電保護(hù)工作也得以更好執(zhí)行。

4.3 與傳統(tǒng)繼電保護(hù)的配合

在智能變電站建設(shè)的過程中，工作人員一定要充分考慮對數(shù)字化變電站及計算機的保護(hù)，追求兩者的完美協(xié)作與配合。值得注意的是，不同的繼電保護(hù)工作之間具有不同的協(xié)作與配合方式，其通常包含如下兩個方面：第一，當(dāng)變電站線路采取差動保護(hù)方式時，線路的一側(cè)所采取的電流互感器為電子式的，而另一側(cè)采取的則是電磁式的。一旦故障發(fā)生，電磁式的互感器會出現(xiàn)單端性的飽和現(xiàn)象，這就使得線路兩端的差動保護(hù)實現(xiàn)對單端飽和現(xiàn)象的判斷，并對誤動進(jìn)行有效保護(hù)；第二，原有線路是根據(jù)模擬式互感器來實現(xiàn)差動保護(hù)的過程，值得注意的是，該過程中也會出現(xiàn)不同傳感器信息不同步的問題，這也需要工作人員做進(jìn)一步分析與

研究。

5 結(jié)語

隨著社會的不斷發(fā)展，我國的電網(wǎng)建設(shè)已發(fā)生重大的變化，而其中的繼電保護(hù)工作也處于不斷完善與發(fā)展過程中。變電站保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)字化及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展使得傳統(tǒng)的二次回路完全消失，因此繼電工作人員如何在新的發(fā)展形勢下，利用并發(fā)揮新技術(shù)、新設(shè)備的功能是目前面臨的一個難題。

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（責(zé)任編輯：周 瓊）