智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

渠國州 向 峰/國網安徽省電力公司銅陵供電公司

智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

渠國州 向 峰/國網安徽省電力公司銅陵供電公司

當今社會電力能源已經成為人類生產生活不可獲取的物質，其重要程度是不言而喻的。伴隨科學技術的快速發(fā)展，電力行業(yè)也隨之獲得了較好的發(fā)展，我國電網建設的技術含量越來越高。目前，我國正在積極建設智能電網，其中繼電保護可靠性會在很大程度上影響智能電網建設的效果。本文主要從繼電保護中的變電站層配置角度進行了深入分析，還探討了繼電保護對通信網絡以及電子式互感器的適應性，最后舉例說明了繼電保護的應用。

智能變電站；繼電保護；可靠性

導言

隨著我國的不斷發(fā)展，目前我國已經逐漸的擺脫了傳統(tǒng)電網的模式，逐漸的應用智能化的模式。它是以傳統(tǒng)變電站為基礎，將自動化技術和信息化的技術在變電站中運用，將變電站保護裝置進行提升，進而令人們的需求得到了滿足；變電站的智能化模式不僅為人們在生活上創(chuàng)造了便利，在電力企業(yè)上更是產生了非常大的作用，為我國的電力事業(yè)的發(fā)展打下了堅實的基礎。

1. 110kV智能變電站繼電保護技術優(yōu)化原則

與220kV變電站相比，110kV變電站無論是在接線形式還是設備方面都更加簡單。因而在優(yōu)化110kV智能變電站繼電保護技術時，必須要嚴格按照國家電網相關規(guī)定來進行，要確保智能變電站繼電保護實施方案的選擇性、安全性、快速性、靈敏性和可靠性。110kV智能變電站的過程SV網、過程層GOOSE網以及站控層MMS網需要保持完全的獨立性，在對接繼電保護裝置和以上部分時也要注意其數(shù)據(jù)接口控制器的獨立性。在設置110kV電壓等級的單母線、雙母線分段等接線形式的電子式電壓互感器時，在客觀條件允許的情況下，可以選擇將電子式電流和電壓互感器分別安裝到各線路中以及變壓器間隔中。對于110kV電壓等級而言，選用保護測控一體化設備會更好，在安裝保護設備時，首先要對其進行篩選，所選取的保護裝置必須要擁有集成智能終端功能，在終端使用單套配置。對于110kV智能變電站主變壓器各側的合并單元來說，需要使用冗余配置，同時將單套配置使用到其它間隔合并單元上。110kV智能變電站的繼電保護故障錄波裝置以及網絡報文記錄分析裝置中應當帶有合并單元、過程層GOOSE網絡信息，與此同時還要將錄波器和網絡報文記錄分析裝置數(shù)據(jù)接口控制器與SV網、過程層GOOSE網以及站控層MMS網一一對應，同時要保證各控制器的獨立性。

2. 110kV智能變電站繼電保護結構

2.1 構架

隨著我國變電站的發(fā)展，傳統(tǒng)變電站逐漸被取締，智能變電站漸漸興起。與傳統(tǒng)變電站不同，智能變電站的繼電保護裝置的核心是過程網絡，遵循IEC61850通信標準。根據(jù)功能來劃分，智能變電站的構架主要包括三部分：①站控層；②間隔層；③過程層。其中站控層與間隔層之間，間隔層與過程層之間，站控層與過程層之間都會構成站控層與過程層網絡。在這三部分中，站控層的作用是傳輸整定值召喚，同時也用于修改和錄波文件的傳送。過程層的作用是傳輸采樣值，同時負責傳輸跳閘、開關狀態(tài)量和閉鎖信號。智能變電站的過程層需要保持足夠的定時性與可靠性，這也會對智能變電站各項功能的正常運行產生很大的影響。

2.2 數(shù)據(jù)幀傳輸

在我國傳統(tǒng)變電站中，繼電保護裝置中含有采樣以及命令信號通道，想要使達到穩(wěn)定的保護效果，就需要借助于通道固定延時和裝置處理速率所構成的傳輸延時。與傳統(tǒng)變電站不同，現(xiàn)代智能變電站的繼電保護裝置則是通過以太網數(shù)據(jù)幀的形式來傳輸采樣值，同時獲取開關狀態(tài)量，下達跳閘值指令。這一過程的介質是交換機和光纖，通信過程由過程層網絡來完成。由此可見，對于現(xiàn)代智能變電站而言，工程層網絡的重要性是不言而喻的，從中也可以看出工程層網絡對于智能變電站的必須性。

3.智能變電站繼電保護技術可靠性優(yōu)化方案

雖然該縣智能變電站的發(fā)展已經達到了一個新的階段，傳統(tǒng)變電站也正逐漸為智能變電站所取代著，然而不可避免的，該縣智能變電站繼電保護技術方面依然存在著很多不足的地方，需要進行優(yōu)化。對于該縣智能變電站而言，想要對其繼電保護技術進行優(yōu)化，可以從提升安全性、提升可靠性、提升實時性以及提升同步性等四個方面入手。

3.1 提升安全性

當前該縣智能變電站的繼電保護裝置都是使用IEC61850標準體系來設計的，然而由于IEC61850標準體系是統(tǒng)一的，這就意味著本縣智能變電站身處于完全透明的網絡環(huán)境里。眾所周知互聯(lián)網中存在著很多的風險，這些風險將會導致保護系統(tǒng)在日常運行過程中可能會遭受到來自互聯(lián)網中的攻擊而導致系統(tǒng)癱瘓。與此同時，本縣智能變電站的相關信息也有可能遭到泄露。針對于此，該縣智能變電站要對系統(tǒng)安全性進行提升。在安全性方面，IEC61850標準體系并沒有做出相關的規(guī)定，也就是說，想要提升該縣智能變電站的系統(tǒng)安全性，就必須要對以往管理經驗進行總結，隨后針對安全性方面采取對應措施，最終達到優(yōu)化效果。

3.2 提升可靠性

雖然當前該縣智能變電站的繼電保護已基本實現(xiàn)數(shù)字化建設，保護結構里的電力電子設備可以顯著地提升智能變電站的安全性和穩(wěn)定性，進而為社會大眾提供所需的電力資源。然而當?shù)仉娋W機構還是要根據(jù)實際情況來設計并選擇電力電子設備，進而使電力電子設備的合理性和應用效果達到最大，盡可能地避免外界因素影響到電力電子設備，從而規(guī)避一些信息不同步或電磁兼容問題，這些問題往往會導致系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。針對于當前智能變電站電子設備易受影響的現(xiàn)狀，技術人員要通過選用穩(wěn)定性較高的光纜等方式提升系統(tǒng)運行可靠性，當發(fā)現(xiàn)不良情形時，要及時發(fā)出預警并采取應對動作。

3.3 提升實時性

對于智能變電站繼電保護裝置來說，實時性特點是非常重要的。在設計智能變電站保護結構時，常常會出現(xiàn)合并器鏈路傳播延時或交換機交換延時等現(xiàn)象，這些問題將會導致智能變電站數(shù)字化互感器傳輸效果降低，增大傳輸誤差。究其根本，數(shù)字式互感器傳輸效果降低的原因在于合并器排隊和交換機轉發(fā)。當合并器傳輸完數(shù)據(jù)信息后，往往會經過一段排隊處理的時期，在接受采集器通信時也往往會產生額外等待時間。不僅如此，由于智能變電站系統(tǒng)中交換機的性能差異，質量較差的交換機在工作時也會出現(xiàn)延時現(xiàn)象。在轉發(fā)信息時，只有當一幀數(shù)據(jù)完全發(fā)送后才會進行第二次轉發(fā)，這樣就會導致系統(tǒng)實時性降低，因此需要借助于一定措施來提升智能變電站實時性。

3.4 提升同步性

在建設智能變電站繼電保護裝置并且使用該裝置運行時，往往會出現(xiàn)很多數(shù)據(jù)同步性問題。數(shù)據(jù)同步性問題主要是指合并單元輸出的數(shù)據(jù)采樣信號中含有時間信息，這時想要避免電氣量相位和幅值上存在的誤差，就必須要優(yōu)化智能變電站繼電保護設備，從而實現(xiàn)在相同時間點獲取相應數(shù)據(jù)信息的目的。如果同步信號丟失了，那么就會導致最終得到的數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。由此可見，當設計這部分時，必須要考慮到過流和過壓保護問題。這種保護原理是非常簡單的，保護動作行為只是要求輸入信號的幅值要確保無誤，在同步信號方面并沒有太大的要求。這樣一來，即使同步信號在保護動作中丟失，最終也不會影響到保護動作的正常進行。

4.結束語

繼電保護對于智能變電站的安全穩(wěn)定運行具有非常重要的作用，智能變電站未來發(fā)展的大方向之一就是各個設備的繼電保護，因此，加大對于繼電保護研究的力度有著十分重要的現(xiàn)實意義。智能電網發(fā)展速度非?？?，電力技術也是日新月異，社會對于智能變電站相關要求日益提升，為了滿足社會對于智能變電站的需求，有必要針對智能變電站各設備繼電保護進行深入研究。

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