智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)及可靠性研究

王勝男

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) 可靠性

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（a）-0047-02

如今，智能電網(wǎng)這一概念開始得到廣泛應(yīng)用，智能變電站也隨之出現(xiàn)。智能變電站是智能電網(wǎng)中的核心設(shè)備，聚集了智能電網(wǎng)當(dāng)中的“電力流、信息流以及業(yè)務(wù)流”。智能變電站利用網(wǎng)絡(luò)對外傳送信息，可自行完成信號收集、即時(shí)監(jiān)控以及動作保護(hù)等多項(xiàng)工作，利用光線替換電纜實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備的連接，并將輸送的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，對電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行具有積極意義，成為我國變電站未來發(fā)展的主要趨勢。

1 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成

以IEC61850協(xié)議為基礎(chǔ)的智能變電站采用“站控層+間隔層+過程層”這一結(jié)構(gòu)模式，而傳統(tǒng)變電站則使用“站控層+間隔層”的自動化結(jié)構(gòu)體系。傳統(tǒng)變電站與間隔層完成了過程層的工作，但伴隨著智能化時(shí)代的來臨，大部分間隔層負(fù)責(zé)的工作卻被開始向過程層轉(zhuǎn)移。結(jié)構(gòu)的變更，使得以IEC61850協(xié)議為基礎(chǔ)的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)基本功能均匯集于過程層、間隔層以及兩者中間過程層網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)主要由如下設(shè)備構(gòu)成：電子式互感設(shè)備、合并單元、交換機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)接口等設(shè)備及元件。

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)主要利用電子式互感設(shè)備收集所需的數(shù)據(jù)，之后利用合并單元合并所收集的數(shù)據(jù)，同時(shí)添加同步時(shí)鐘傳輸?shù)膶r(shí)信號，將所得內(nèi)容進(jìn)行加密，并按照指定的密文方式通過網(wǎng)絡(luò)傳送至保護(hù)段。于保護(hù)可控制一側(cè)，智能終端屬于以此設(shè)備，負(fù)責(zé)確認(rèn)測控設(shè)備及保護(hù)設(shè)備是否發(fā)出跳閘與合閘的命令，并將所接收的命令交由系統(tǒng)進(jìn)行判斷。系統(tǒng)確認(rèn)之后下達(dá)控制指令，對斷路器進(jìn)行控制，收集斷路器有關(guān)動作信號并將其傳送至保護(hù)裝置當(dāng)中。

2 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)操作方式

關(guān)于測定智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)是否處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，檢修人員往往將檢測的重點(diǎn)置于智能終端以及網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備等通訊設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)檢測之上，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)平臺記錄當(dāng)前該系統(tǒng)的檢測結(jié)果，確保結(jié)果記錄的有效性。借此完成室外智能控制柜密封效果是否達(dá)標(biāo)的檢測工作，保證智能控制柜的密封效果。針對智能變電站繼電保護(hù)監(jiān)測與控制系統(tǒng)內(nèi)容，檢測人員必須對該系統(tǒng)所用的保護(hù)型軟壓板進(jìn)行細(xì)致的檢測，保證該軟壓板確實(shí)能夠發(fā)揮其應(yīng)有的作用。如此一來，智能變電站當(dāng)中的電子設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)，壓板的投退行為方能依照對應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)合理的操作方式。工作人員在操作系統(tǒng)之前以及操作完成之后，應(yīng)對系統(tǒng)的監(jiān)控畫面、軟壓板進(jìn)行檢測，確認(rèn)上述設(shè)備能夠正常使用，保證繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。此外，工作人員還需在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)操作時(shí)，保證母線刀閘應(yīng)用的規(guī)范性，同時(shí)在投退過程中，保證母線刀閘確實(shí)放置于合理的位置之上及其當(dāng)前并未存在電流。

3 提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的方案

3.1 保證繼電保護(hù)工作的完成

提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的主要方式之一便是在該環(huán)節(jié)中以最短時(shí)間完成跳閘系統(tǒng)性工作，同時(shí)強(qiáng)化智能變電站內(nèi)部部分電器設(shè)備的保護(hù)工作，如變壓設(shè)備以及輸電線路等，以此應(yīng)對智能電網(wǎng)于實(shí)際運(yùn)行過程中需要面臨的風(fēng)險(xiǎn)，盡可能減少智能電網(wǎng)受到的損失，使得電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)行更為安全、穩(wěn)定以及可靠。但工作人員在實(shí)際工作中應(yīng)注意如下內(nèi)容：工作人員需對該系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能形成控制，且適當(dāng)對該系統(tǒng)部分構(gòu)件、設(shè)備以及裝置進(jìn)行精簡，如用以保護(hù)的裝置以及設(shè)備等。通常情況下，主保護(hù)定值的波動性相對較小，智能變電站處于實(shí)際工作中，其不可能出現(xiàn)較大的變化。故而，變電站可以更為安全、穩(wěn)定的工作。但智能變電站中所用的大部分設(shè)備均為一次設(shè)備。因此，在對其實(shí)施繼電保護(hù)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保開關(guān)同硬件之間彼此獨(dú)立，并采取一定措施保護(hù)其獨(dú)立性，借此確保母線以及輸電線路可以正常運(yùn)行。

3.2 保證間隔層中的繼電保護(hù)工作

針對繼電保護(hù)系統(tǒng)，建議設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)采用雙重化配置方式設(shè)計(jì)，而針對后備保護(hù)系統(tǒng)，則采用集中配置方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。后備保護(hù)系統(tǒng)的主要工作是確保后備設(shè)備能夠正常運(yùn)行，同時(shí)對處于開關(guān)失靈狀態(tài)下的設(shè)備予以保護(hù)。不僅如此，還需保證臨近區(qū)域內(nèi)同該系統(tǒng)相連接的線路、對端母線可以正常運(yùn)行，并形成合理、科學(xué)的跳閘方式。除此之外，設(shè)計(jì)人員還需注意智能變電站所有電壓等級的集中配置方面內(nèi)容，通過集中配置這一方式對變電站進(jìn)行保護(hù)。設(shè)計(jì)人員通過對技術(shù)的調(diào)節(jié)，能夠符合智能電網(wǎng)工作的實(shí)際需求，同時(shí)基于智能電網(wǎng)實(shí)際的工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)不同類型的電網(wǎng)運(yùn)行方案，對智能電網(wǎng)進(jìn)行更為深入的研究以及分析，從而對智能電網(wǎng)形成有效的保護(hù)。

3.3 強(qiáng)化系統(tǒng)的冗余性

強(qiáng)化繼電保護(hù)系統(tǒng)的冗余性也是提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的主要手段之一。設(shè)計(jì)人員可選用如下方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冗余性的提高：其一，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)系統(tǒng)過程中，可應(yīng)用以太網(wǎng)交換設(shè)備內(nèi)包含的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)，以該技術(shù)為參考與輔助技術(shù)，研發(fā)不同類型的模式，從而實(shí)現(xiàn)各類型目標(biāo)。其二，通過網(wǎng)路構(gòu)架的需要強(qiáng)化系統(tǒng)冗余性。構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架需要由三個(gè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其根本目的在于保證繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。具體內(nèi)容如下：第一，針對總線結(jié)構(gòu)而言，設(shè)計(jì)人員可應(yīng)用交換設(shè)備完成信息數(shù)據(jù)傳輸工作，使得接線數(shù)量明顯降低。但如此一來，系統(tǒng)的冗余度便有所降低。設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中，只能延緩時(shí)間以提高其敏感程度，達(dá)到預(yù)期要求。第二，針對環(huán)境結(jié)構(gòu)而言，環(huán)路當(dāng)中任何一點(diǎn)均可以提供一定冗余，但提供的程度之間存在一定差距。設(shè)計(jì)人員將其同以太網(wǎng)交換設(shè)備相結(jié)合，便可研發(fā)出管理交換設(shè)備，換言之便是生成樹協(xié)議。該結(jié)構(gòu)可以為機(jī)電系統(tǒng)的實(shí)際工作供應(yīng)支持系統(tǒng)物理中斷的冗余量，同時(shí)對網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)形成一定控制，令其處于一定時(shí)間范圍當(dāng)中。但是，環(huán)形結(jié)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)漏洞，即時(shí)間收斂問題。其需要在收斂緩解消耗較多時(shí)間，難以在短時(shí)間內(nèi)完成工作，對系統(tǒng)重構(gòu)產(chǎn)生一定負(fù)面影響。第三，星型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)無需長時(shí)間等待，不存在冗余度。所以，若主交換設(shè)備在工作時(shí)發(fā)生故障，則信息數(shù)據(jù)的傳輸必然受到影響。由此可見，該結(jié)構(gòu)可靠性有待提高，不適合大范圍使用。由此可見，繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)架的設(shè)計(jì)與選用，必須結(jié)合實(shí)際情況，選用更為合理的架構(gòu)，以此提高系統(tǒng)的可靠性。

4 結(jié)語

電能是民眾日常生活、工作、學(xué)習(xí)必不可少的能源之一。因此，繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性成為民眾關(guān)注的重點(diǎn)。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行同智能電網(wǎng)的運(yùn)行息息相關(guān)。故而，電力企業(yè)應(yīng)不斷提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)而保證智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 凌光，儲祥國，張秀鋒，等.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）：32-36，44.

[2] 篤峻，葉翔，葛立青，等.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].電力自動化設(shè)備，2016（7）：163-168，175.

[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.