智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

薛磊

摘 要：變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，對整個電網(wǎng)而言都具備著十分重要的意義與作用，也正因如此，做好智能變電站的繼電保護(hù)工作儼然已經(jīng)成為確保電力系統(tǒng)安全、可靠供電的重要前提條件。該文筆者即從智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手，并就如何提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行粗淺的探討。

關(guān)鍵詞：智能變電站 繼電保護(hù) 可靠性

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）03（b）-0037-02

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，對繼電保護(hù)也提出了更高的要求，這是因?yàn)槔^電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性對整個智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著直接的影響。所以，加強(qiáng)對繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的研究則十分必要。該文筆者對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行粗淺的探討與分析，提出提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的具體對策，以期通過該文筆者的粗淺闡述為廣大同行在今后的電力工作中提供有益的借鑒。

1 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其原理

1.1 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

通過分析，可以看到，在智能變電站中繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為以下四種模式：第一，“直采直跳”模式?！爸辈芍碧蹦Ｊ较轮饕€路、母線和主變保護(hù)系統(tǒng)三種結(jié)構(gòu)，其中保護(hù)設(shè)備采樣和跳閘通過光纖直連實(shí)現(xiàn)，僅示意與保護(hù)功能相關(guān)的光纖鏈路和部分支路；第二，“網(wǎng)采直跳”模式。分為SV和GOOSE獨(dú)網(wǎng)模式以及SV和GOOSE共網(wǎng)模式，兩種；第三，“直采網(wǎng)跳”模式，在該模式下主要是通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備采樣、跳閘；第四，“網(wǎng)采網(wǎng)跳”模式。主要通過網(wǎng)絡(luò)思想保護(hù)系統(tǒng)的采樣、跳閘，并按SV和GOOSE是否共網(wǎng)兩種模式進(jìn)行考慮。

1.2 智能變電站繼電保護(hù)可靠性原理分析

所謂的可靠性，就是指元件系統(tǒng)能過在一定的環(huán)境范圍、時(shí)間范圍內(nèi)，無故障的完成規(guī)定功率。在實(shí)際運(yùn)行中，主要通過以下3個指標(biāo)，對智能變電站繼電保護(hù)可靠性進(jìn)行衡量：第一，可靠度。主要是指系統(tǒng)及元件在規(guī)定條件之內(nèi)，在有限時(shí)間之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)規(guī)定功率的概率，是考察一個系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)之一；第二，可用性。主要是指系統(tǒng)或者其他設(shè)備在較長時(shí)間之內(nèi)，能夠完成所規(guī)定功能的能力，簡而言之，就是其系統(tǒng)修復(fù)能力，如果系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)，能夠快速自動修復(fù)，是具備較高可靠性的；第三，平均失效時(shí)間。是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件下穩(wěn)定運(yùn)行到下一次發(fā)生故障的平均時(shí)間。而通過對上述三個指標(biāo)則可以清楚的對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行正確的反映，從而采取有效的防護(hù)措施。

2 提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的具體對策

2.1 做好過程層中的繼電保護(hù)

在這個階段，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)迅速跳閘這一系統(tǒng)功能，且對變電站中的母線、變壓器、輸電線路等電器設(shè)備進(jìn)行全方位的保護(hù)，從而將電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)降至最低，給予電力調(diào)度系統(tǒng)必要的保護(hù)。而在保護(hù)功能的把握上應(yīng)該盡可能的簡化系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備與系統(tǒng)保護(hù)裝置。通常而言，當(dāng)主保護(hù)定值中存在較小的波動性時(shí)，電力系統(tǒng)在具體運(yùn)行過程中發(fā)生相應(yīng)變化之后，繼電保護(hù)不會發(fā)生改變，這正是繼電保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要體現(xiàn)。但由于在智能變電站中往往存在著大量的一次設(shè)備，所以在繼電保護(hù)上，其在開關(guān)的設(shè)計(jì)上也必須要與硬件進(jìn)行區(qū)分，給予相對獨(dú)立的保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)對變電站母線、輸電線路的保護(hù)。就相同的輸電線路而言，針對獨(dú)立采樣，可以利用不同的開關(guān)電流給予實(shí)現(xiàn)，并在調(diào)整的過程中用主保護(hù)的通信口予以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而對系統(tǒng)電流進(jìn)行綜合把握。在實(shí)際繼電保護(hù)工作中，可以用一個多端的線路保護(hù)對智能變電站中的變壓器保護(hù)以及母線保護(hù)進(jìn)行定義，在對站內(nèi)保護(hù)裝置進(jìn)行同步采樣，在采樣時(shí)，在變電站主站采樣的基礎(chǔ)上，實(shí)施調(diào)整，對采樣數(shù)據(jù)的適用性和可靠性上予以保證。

2.2 做好間隔層中的繼電保護(hù)

要想做好間隔層中的繼電保護(hù)，確保繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，就必須將雙重化裝置應(yīng)用到變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)之中，對后備保護(hù)進(jìn)行集中配置。后備保護(hù)系統(tǒng)能夠?yàn)樽冸娬咎峁┖髠湓O(shè)備的保護(hù)以及開關(guān)失靈保護(hù)，同時(shí)，還能夠?qū)ο噜彿秶鷥?nèi)的相連線路以及對端母線進(jìn)行保護(hù)，從而在后備電流基礎(chǔ)上，對電網(wǎng)運(yùn)行的問題以及故障進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷，對跳閘問題提出有效的解決對策。此外，還可以在全站的全部電壓中將等級集中配置，在技術(shù)上進(jìn)行調(diào)整，在電網(wǎng)運(yùn)行的具體情況功能予以適應(yīng)。并且，可以在電網(wǎng)運(yùn)行具體情況的基礎(chǔ)上，將幾套運(yùn)行方案事先設(shè)定出來，進(jìn)而有效的分析站內(nèi)的電網(wǎng)系統(tǒng)，將最佳的運(yùn)行方案選擇出來，對智能變電站的繼電保護(hù)功能予以實(shí)現(xiàn)。

2.3 增加系統(tǒng)的冗余性

通過分析，可以清楚的看到，進(jìn)一步增加系統(tǒng)的冗余性，對確保繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響。所以，要想確保繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性就必須進(jìn)一步增加系統(tǒng)的冗余性，具體可從以下兩個方面入手：第一，以太網(wǎng)交換機(jī)中的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)為實(shí)現(xiàn)變電站自動化實(shí)時(shí)監(jiān)控提供了支持和幫助，通過利用多種模式，能夠?qū)崿F(xiàn)不同的目標(biāo)；另一方面，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求是由三個基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，實(shí)現(xiàn)提高變電站繼 電保護(hù)系統(tǒng)可靠性目的。總線結(jié)構(gòu)通過交換機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳送任務(wù)，能夠有效減少接線，但是，相比較而言，其冗余度較差，在使用過程中，需要延長時(shí)間來增加其敏感度以達(dá)到目的。環(huán)形結(jié)構(gòu)與總線結(jié)構(gòu)類似，其環(huán)路上的任意一點(diǎn)都能夠提供不同程度的冗余，將其與以太網(wǎng)交換機(jī)有機(jī)結(jié)合，能夠出現(xiàn)管理交換機(jī)，也就是生成樹協(xié)議，這種結(jié)構(gòu)能夠?yàn)槔^電系統(tǒng)運(yùn)行提供物理中斷的冗余度，并將網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)控制在一定時(shí)間范圍內(nèi)，然而，環(huán)形結(jié)構(gòu)在使用過程中存在的弊端主要是收斂時(shí)間問題，收斂時(shí)間較長，無法快速完成任務(wù)，影響系統(tǒng)重構(gòu)；最后，星型結(jié)構(gòu)，星型結(jié)構(gòu)是一種等待時(shí)間較短的結(jié)構(gòu)，比較適用于較高場合，沒有冗余度，但是，如果主交換機(jī)在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)故障，會影響信息傳送，相比之下，其可靠性較低，不建議推廣和普及。因此，變電站在選擇繼電保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架時(shí)，需要結(jié)合自身實(shí)際情況，比較優(yōu)勢和缺點(diǎn)，選擇合適的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性。

2.4 增強(qiáng)環(huán)形結(jié)構(gòu)母線的可靠性

正是因?yàn)榄h(huán)形結(jié)構(gòu)本身就是極具可靠性的結(jié)構(gòu)，所以，將環(huán)形結(jié)構(gòu)運(yùn)用到母線保護(hù)裝置之中對確保繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性有著十分重要的作用。所以，在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中應(yīng)該做好環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用且進(jìn)一步增強(qiáng)環(huán)形結(jié)構(gòu)母線保護(hù)的可靠性。通過分析并采取最小路節(jié)點(diǎn)歷法計(jì)算可知，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的母線保護(hù)可靠性較低，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)母線保護(hù)可靠性能夠滿足繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性要求，各項(xiàng)指標(biāo)有明顯提升，另外，環(huán)形結(jié)構(gòu)對元件損害較小，能夠大大提高繼電系統(tǒng)安全、可靠性。在變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)母線保護(hù)裝置中融入環(huán)形結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的目標(biāo)。

3 結(jié)語

綜上所述，該文筆者通過對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的分析與探討，也是希望進(jìn)一步闡述繼電保護(hù)工作的重要性，做好繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行對整個電網(wǎng)的重要意義。從而在今后的電力工作中，不斷的總結(jié)錯誤，積累經(jīng)驗(yàn)，將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)運(yùn)用到智能變電站繼電保護(hù)工作之中，從而進(jìn)一步推動我國智能變電站繼電保護(hù)工作能夠向著更為科學(xué)、合理的方向不斷的前進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王同文，謝民，孫月琴，等.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制.2015（6）：58-66.

[2] 王超，王慧芳，張弛，等.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性建模研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013（3）：8-13.

[3] 浮明軍，劉昊昱，董磊超.智能變電站繼電保護(hù)裝置自動測試系統(tǒng)研究和應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015（1）：40-44.

[4] 李寶偉，倪傳坤，李寶潭，等.新一代智能變電站繼電保護(hù)故障可視化分析方案[J].電力系統(tǒng)自動化，2014（5）：73-77.

[5] 童潔，陳曉剛，侯偉宏.智能變電站不停電電力系統(tǒng)繼電保護(hù)校驗(yàn)技術(shù)[J].水電能源科學(xué)，2013（7）：218-221.