智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

摘要：智能變電站繼電保護(hù)的安全可靠運行對智能變電站的安全穩(wěn)定運行具有重要意義，其可靠性研究也逐步引起學(xué)者和工程技術(shù)人員的興趣。文章圍繞智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)，首先對其組成進(jìn)行了介紹，然后對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了一定的分析。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)系統(tǒng)；可靠性；電力系統(tǒng)；智能電網(wǎng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM63 文章編號：1009-2374（2017）10-0206-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.104

1 概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升，智能電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，其不管是在系統(tǒng)的組成方面，還是在內(nèi)涵上均與傳統(tǒng)電網(wǎng)大相徑庭。在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，光纖替代了傳統(tǒng)的電纜，在有效評估繼電保護(hù)系統(tǒng)的過程中，主要是通過繼電保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)造及其元件進(jìn)行的。這主要是因為該因素能夠影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析與整個智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行息息相關(guān)。鑒于此，分析和研究智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的現(xiàn)實意義不言而喻。

變電站的整體安全性因為智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的出現(xiàn)而得到了提高，智能變電站的出現(xiàn)使我國電力行業(yè)的發(fā)展得到了推動，同時能夠使電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運行得到保障。由于社會的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，電力行業(yè)未來的發(fā)展一定會越來越好。繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性也會隨著一些新設(shè)備和新技術(shù)的應(yīng)用而得到再一次的升級，所以我們要加強(qiáng)對電力事業(yè)的研究和探索，進(jìn)行深入的相關(guān)研究，智能化、數(shù)字化將是我國電力行業(yè)未來的發(fā)展方向，也是電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的保障。

2 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分

2.1 電子式互感器

在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，一個非常重要的構(gòu)成就是電子式互感器，通常來說，以前的互感器主要是電磁結(jié)構(gòu)，隨著社會的發(fā)展，在電力量測系統(tǒng)中數(shù)字化的不斷應(yīng)用，傳統(tǒng)的電磁式互感器已經(jīng)越來越不能夠適應(yīng)其發(fā)展的需要，所以電子式互感器逐漸得以較為廣泛的應(yīng)用，其與傳統(tǒng)的互感器相比較而言，電子式互感器能夠在很大程度上使檢測故障的準(zhǔn)確性得以保證，從其性能上來說能夠使保護(hù)裝置的正確動作率得以提升，對于電力系統(tǒng)運行的安全性及穩(wěn)定性而言有著十分重要的作用。同時，傳統(tǒng)電纜能夠被電子式互感器通過對光纜進(jìn)行利用來對其進(jìn)行替代，從經(jīng)濟(jì)效果上來說，能夠使絕緣結(jié)構(gòu)變得簡單。另外，從設(shè)備的發(fā)展上來講，電子式互感器能夠?qū)?shù)字量的輸出進(jìn)行提供，這對于二次設(shè)備系統(tǒng)的集成以及變電站智能化的實現(xiàn)有著十分重要的現(xiàn)實意義。

2.2 合并單元

電子式互感器在經(jīng)過一系列工作之后，會將系統(tǒng)采樣信息傳送到合并單元，由合并單位科學(xué)地將這些信息進(jìn)行組合，將其轉(zhuǎn)化為特定的數(shù)據(jù)格式之后，傳至保護(hù)裝置。在智能變電站中，隨著時代的不斷進(jìn)步，合并單元已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一個任何系統(tǒng)無法替代的重要環(huán)節(jié)，其不僅能夠使互感器與保護(hù)裝置之間存在復(fù)雜接線的問題得以有效避免，而且對于資金的節(jié)約有著十分重要的作用，對于二次設(shè)備之間數(shù)據(jù)的有效共享有著一定的保障作用。

2.3 交換機(jī)

在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，交換機(jī)是其核心構(gòu)成，以交換機(jī)為核心設(shè)備的以太網(wǎng)能夠替代傳統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)。從某種意義上來說，在智能變電站中，其大腦就是繼電保護(hù)裝置，起著中樞神經(jīng)作用的就是交換機(jī)。在傳輸數(shù)據(jù)信息的過程中，變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中的交換機(jī)能夠?qū)⑼ㄐ磐ǖ雷髦悄茏冸娬纠^電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

鄺湘吉

（國網(wǎng)湖南省電力公司郴州供電分公司，湖南 郴州 423000）

摘要：智能變電站繼電保護(hù)的安全可靠運行對智能變電站的安全穩(wěn)定運行具有重要意義，其可靠性研究也逐步引起學(xué)者和工程技術(shù)人員的興趣。文章圍繞智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)，首先對其組成進(jìn)行了介紹，然后對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了一定的分析。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)系統(tǒng)；可靠性；電力系統(tǒng)；智能電網(wǎng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM63 文章編號：1009-2374（2017）10-0206-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.104為基礎(chǔ)，以此來交換數(shù)據(jù)幀，達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹?/p>

2.4 智能終端

從一定程度上來講，智能終端的引入對于電力系統(tǒng)故障的檢修而言有著十分重要的作用。在電力系統(tǒng)中引入智能終端，能夠有效地檢測出系統(tǒng)斷路器內(nèi)部的電、磁、溫度、機(jī)械等的狀態(tài)。以智能終端為基礎(chǔ)的故障檢測能夠大大提高電力系統(tǒng)預(yù)防故障的能力，對于電力系統(tǒng)智能化的實現(xiàn)意義重大。通常來說，智能終端除了能夠?qū)ΡＷo(hù)裝置傳來的跳合閘命令進(jìn)行接收，而且還能夠在站控層中傳入斷路器的實時信息。

3 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

3.1 變壓器配置保護(hù)

在電力系統(tǒng)配電過程中，變電站電壓的額度是限定的，只有將電壓保持在電壓范圍內(nèi)，電力系統(tǒng)才能正常運轉(zhuǎn)，如果配電過程中變電站的電壓出現(xiàn)不足或者過載的情況，將會在很大程度上影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。另外，對于電壓而言，需要科學(xué)有效地限定其額度，而變壓器的功能就是調(diào)節(jié)電壓。所以，對整個變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)而言，變壓器系統(tǒng)必須要重點保護(hù)。如果說變壓器系統(tǒng)不能正常工作，整個繼電保護(hù)系統(tǒng)也就發(fā)揮不了它應(yīng)該有的功效及作用。因此，變壓器系統(tǒng)的安全性如果得到保障，那整個繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性也就得到了保證。如果要增強(qiáng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，在變電站配電的過程中，配置變壓器的時候，可以采取分布式的方法進(jìn)行，如此一來能夠使變壓器系統(tǒng)的壓力得以一定程度上的分散，避免在電力調(diào)節(jié)的過程中由于變壓器承受壓力過大而出現(xiàn)一些問題，比如電壓不足、過載等情況。而在繼電保護(hù)系統(tǒng)的后期配置過程中，需要與集中式配置方法相結(jié)合來降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，使變壓器的繼電保護(hù)功能得以實現(xiàn)，從而使變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性得以提升。

3.2 過流電限定保護(hù)

通常來說，過流電實際上就是所謂的電流過載，該問題的出現(xiàn)能夠在一定程度上使變電站出現(xiàn)外部電路短路的問題，進(jìn)而使電流的負(fù)荷壓力增大。負(fù)荷電流與正常電流相比，二者大小沒有太大差異，但是負(fù)荷電流會造成變電站的外部出現(xiàn)故障，嚴(yán)重的會使變電站出現(xiàn)跳閘，從而嚴(yán)重影響變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。因此，在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中主要是對電壓限定延時的方式進(jìn)行應(yīng)用，其能夠?qū)ψ冸娬靖鳁l變電線路的終端電流量進(jìn)行準(zhǔn)確測量，并且能夠及時地處理負(fù)荷電流過載等問題。同時在智能變電站中，一旦出現(xiàn)負(fù)荷電流過載問題的時候，系統(tǒng)能夠自發(fā)地報警，智能終端會與過載負(fù)荷電流的實際情況相結(jié)合來對保護(hù)命令進(jìn)行下達(dá)，從而使過載負(fù)荷電流對電力系統(tǒng)的影響得以有效地解決，提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

3.3 繼電保護(hù)系統(tǒng)的線路保護(hù)

線路的保護(hù)對于繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性而言十分重要。傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，雖然在線路保護(hù)方面效果比較明顯，但是安全隱患仍然存在。而智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，通過采取縱聯(lián)差動的保護(hù)方式能夠在很大程度上使繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性得以保證。并且無論是采用后備式還是集中式，如果配置合理，均能夠使繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能得以發(fā)揮。在繼電保護(hù)系統(tǒng)中，線路本身能夠?qū)νǖ肋M(jìn)行連接，在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，在保護(hù)線路的同時也能夠檢測整個電力系統(tǒng)的運行情況，所以對線路的保護(hù)能夠在很大程度上提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性。而通過采取縱聯(lián)差動的保護(hù)方式也是對繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行提高的一個重要舉措。

4 提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的方法

提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的方法有以下三點：

4.1 實現(xiàn)變壓器保護(hù)裝置的完善配置

基于電力系統(tǒng)下規(guī)定了相應(yīng)的電壓額度，要想實現(xiàn)供配電的正常運行，則需確保電壓額度限制要求。而在實際踐行的過程中，為了實現(xiàn)對電壓的有效控制，通常是借助變壓器系統(tǒng)的運用來實現(xiàn)的。因此，針對配電保護(hù)，則可借助分布式配置方法來實現(xiàn)差動繼電保護(hù)，并借助集中式配置方法，實現(xiàn)對后備保護(hù)，而針對非電量繼電，則可借助安裝獨立保護(hù)裝置來實現(xiàn)有效保護(hù)，以此來提升供配電的可靠性。

4.2 優(yōu)化與完善相應(yīng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)

在實際踐行的過程中，需要基于當(dāng)前電力系統(tǒng)的實際狀況下，針對系統(tǒng)的冗余進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以容錯指標(biāo)的設(shè)置來最大程度避免系統(tǒng)出現(xiàn)錯動以及拒動的問題，且確保這一設(shè)計不會給系統(tǒng)的運行帶來影響，以此來促使系統(tǒng)實現(xiàn)安全可靠且穩(wěn)定運行。同時還可將備電切換以及多數(shù)表方法運用于這一系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中，以此來優(yōu)化并統(tǒng)一系統(tǒng)指標(biāo)，為提升系統(tǒng)運行的可靠性提供保障。需要注意的是，在進(jìn)行冗余設(shè)計的過程中，需要實現(xiàn)資金的合理投入，以此確保實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

4.3 線路保護(hù)配置與二次巡檢工作的落實

一方面，在線路保護(hù)配置上，則需要針對線路來實現(xiàn)保護(hù)裝置的設(shè)置，以集中式與后備式兩種方式來實現(xiàn)對線路的保護(hù)，通過對電壓間隔單元的保護(hù)以及對通信的監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行解決，以完善配電線路保護(hù)控制方案的提供來確保實現(xiàn)智能電網(wǎng)的安全可靠運行；另一方面，要實現(xiàn)二次巡檢工作的完善落實，通過相應(yīng)巡檢小組的完善建設(shè)，在明確其職責(zé)的同時，確保其具備較高的專業(yè)能力與職業(yè)素養(yǎng)，能夠以二次巡檢工作的完善落實，實現(xiàn)對智能電網(wǎng)配電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的全面巡檢，以實際發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行解決，以確保系統(tǒng)實現(xiàn)安全可靠運行。

5 結(jié)語

上文簡要分析了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要構(gòu)成，然后簡要分析了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，旨在能夠在智能變電站的發(fā)展上做出一定貢獻(xiàn)，使智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性得以提高，進(jìn)而推動智能電網(wǎng)建設(shè)工作更好地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：鄺湘吉（1980-），女，國網(wǎng)湖南省電力公司郴州供電分公司工程師，研究方向：繼電保護(hù)。

（責(zé)任編輯：小 燕）