當(dāng)前智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中存在的幾個(gè)重要問(wèn)題

李承義

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的電力行業(yè)正逐漸呈現(xiàn)出智能化的趨勢(shì)，近年來(lái)，智能電網(wǎng)正逐漸顯示出迅猛的發(fā)展勢(shì)頭，這也預(yù)示著未來(lái)的智能變電站擁有者良好的發(fā)展空間。相較于傳統(tǒng)變電站，智能變電站是先進(jìn)技術(shù)下的產(chǎn)物，其組織框架、網(wǎng)絡(luò)通訊等方面都存在著極大的差異，導(dǎo)致在智能變電站中的繼電保護(hù)系統(tǒng)和傳統(tǒng)的存在著顯著優(yōu)點(diǎn)，并且在對(duì)數(shù)據(jù)信息的搜集、以及電磁兼容等問(wèn)題上還有著諸多不足需要進(jìn)一步應(yīng)對(duì)。在本篇文章中我們將圍繞智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中表現(xiàn)出的不足加以分析，并就未來(lái)的研究給予相對(duì)的展望與意見(jiàn)。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；繼電保護(hù)；系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TM63；TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）31-0031-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.015

【Abstract】With the development of science and technology， the power industry in China is gradually showing the trend of intellectualization. In recent years， the smart grid is gradually showing a rapid development momentum， which also indicates a good development space for future Smart Substation owners. Compared with traditional substation， intelligent substation is the product of advanced technology. There are great differences in its organizational framework， network communication and so on， which leads to significant advantages of relay protection system and tradition in intelligent substation， as well as data information collection， electromagnetic compatibility and other issues. Many deficiencies need to be further addressed. In this paper， we will analyze the shortcomings of the relay protection system in smart substation， and give relative prospects and opinions for future research.

【Key words】Smart Substation； Relay protection； System

0 前言

在社會(huì)不斷進(jìn)步的當(dāng)前，信息技術(shù)水平正處在迅速發(fā)展的階段，當(dāng)前各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)全面的普及到了各行各業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，極大的改變著我們的生活與工作。在電力行業(yè)，先機(jī)技術(shù)的運(yùn)用也衍生出了智能電網(wǎng)這一事物，并顯示出迅猛的發(fā)展勢(shì)頭，成為今后電網(wǎng)一個(gè)重要發(fā)展方向。和傳統(tǒng)的變電站不同，智能變電站的組成和框架都存在極大差異。在智能變電站中，其二次系統(tǒng)一般涵蓋了電子式互感器、合并單元、交換機(jī)等組件，其中傳統(tǒng)變電站中互感器、保護(hù)和斷路器間繁瑣的電纜硬導(dǎo)線鏈接方式變成了光纖的鏈接方式。在保護(hù)測(cè)控設(shè)備中，所涉及都的電流電壓等數(shù)值在進(jìn)行輸入的時(shí)候從之前的模擬信號(hào)改編成了數(shù)字信號(hào)，而對(duì)于模擬信號(hào)的采集同樣從之前的在裝置內(nèi)部完成改編成各個(gè)合并單元來(lái)完成。對(duì)于智能變電站來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部幾點(diǎn)保護(hù)系統(tǒng)受到多方面的影響，不管是電子式互感器的傳變特點(diǎn)還是對(duì)信息搜集的精確程度，還是全站時(shí)鐘的精準(zhǔn)程度或者是在運(yùn)行時(shí)候的暫態(tài)量全都是重要影響因素，很容易導(dǎo)致其運(yùn)行不穩(wěn)定。下面我們將從幾個(gè)方面說(shuō)收，針對(duì)當(dāng)前已獲取的成效加以闡述，并在此基礎(chǔ)上對(duì)今后研究工作的開(kāi)展提出相應(yīng)的建議。

1 電子式互感器的傳變特點(diǎn)

對(duì)于電子式互感器來(lái)說(shuō)，其一般能夠分成兩個(gè)部分，依次為電子式電壓互感器以及電子式電流互感器。其中電子式電流互感器還包括電磁傳感、光學(xué)傳感以及電子傳感這三種類別，而電子式電壓互感器包括電氣分壓以及光學(xué)傳感兩種類別。

1.1 電子式電流互感器

從當(dāng)前的情況來(lái)看，所有的電子式互感器中，運(yùn)用最為普遍的就是羅氏線圈電子式電流互感器這種，而針對(duì)其研究工作的開(kāi)展也相對(duì)比較普遍。就當(dāng)前的情況來(lái)看，在世界范圍內(nèi)針對(duì)光學(xué)原理的互感器的具體的運(yùn)作還沒(méi)有足夠的經(jīng)驗(yàn)累積。不僅如此，光學(xué)互感器同樣會(huì)被諸多因素所影響，包括其表層所承擔(dān)的壓力大小、所出于條件優(yōu)良狀況等，隨著外界條件的改變，互感器的測(cè)量值也會(huì)有所不同。但是，在過(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐中，外部條件是持續(xù)改變的，所以怎么防止外部條件因素給互感器造成的制約影響和怎么高效便利的實(shí)現(xiàn)對(duì)互感器的測(cè)量誤差的彌補(bǔ)同樣變得十分關(guān)鍵，需要進(jìn)一步的處理應(yīng)對(duì)。

1.2 電子式互感器給繼電保護(hù)所造成的影響

隨著電子式互感器的運(yùn)用，為繼電保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性欲適宜性特點(diǎn)造成了很大程度上的變化。因?yàn)樵陔妷褐档某掷m(xù)加大影響下，傳統(tǒng)電磁式互感器絕緣組成框架會(huì)變得尤為繁瑣，同時(shí)互感器本身的體積也會(huì)隨著變大，于此同時(shí)造價(jià)也就相應(yīng)的提高，同時(shí)傳統(tǒng)電磁式互感器還變現(xiàn)為磁飽和，鐵磁諧振，動(dòng)作范圍不夠大等不足。而電子式互感器的出現(xiàn)，恰好彌補(bǔ)了之前的缺陷，它的組織框架更為緊密、體積更小巧、不會(huì)飽和，這給數(shù)字信號(hào)的傳送帶來(lái)極大便利。這和當(dāng)前繼電保護(hù)系統(tǒng)組件的發(fā)展方向與形勢(shì)是相順應(yīng)的。在電站技術(shù)水平不斷提高的影響下，變電站內(nèi)部的電磁環(huán)境變得越來(lái)越繁瑣，電子式互感器在開(kāi)展工作的時(shí)候經(jīng)常會(huì)被電磁多擾亂。其中內(nèi)部的采集器是受擾亂最多的一個(gè)部分。根據(jù)過(guò)去的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，在斷路器、隔離開(kāi)關(guān)以及接地開(kāi)關(guān)在開(kāi)展分合作業(yè)的過(guò)程中，另外還有系統(tǒng)發(fā)生短路的情況下，均將由極大的電磁擾亂。在過(guò)去的幾年間，我國(guó)電網(wǎng)出現(xiàn)很多因?yàn)樽儔浩骺胀兑约熬€路合閘時(shí)候所出現(xiàn)的感應(yīng)電流導(dǎo)致周圍變壓器、發(fā)電機(jī)以及線路的安全事故出現(xiàn)。從現(xiàn)有的情況來(lái)看，針對(duì)單獨(dú)存在的變壓器、發(fā)電機(jī)以及互感器的研究工作開(kāi)展較為普遍，不過(guò)在具體的系統(tǒng)中間，這部分非線性鐵磁元件的暫態(tài)過(guò)程一般都會(huì)彼此間產(chǎn)生影響作用，無(wú)法把每一個(gè)單獨(dú)的去對(duì)待，這導(dǎo)致針對(duì)它們的研究工作十分繁瑣，很難進(jìn)一步的推進(jìn)，現(xiàn)在依舊未有較為顯著的研究成果出來(lái)，沒(méi)有防止它對(duì)保護(hù)影響的有效處理手段。

2 對(duì)時(shí)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)給繼電保護(hù)系統(tǒng)所造成的影響

和傳統(tǒng)的變電站不同的是，智能變電站在運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)本身的安全穩(wěn)定性有更嚴(yán)格的要求標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于不同組件彼此之間的一致性有更多的需求。萬(wàn)一在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生故障問(wèn)題，則會(huì)給繼電保護(hù)系統(tǒng)以及測(cè)控系統(tǒng)帶來(lái)十分嚴(yán)重的影響，嚴(yán)重了還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)作。對(duì)于智能變電站而言，因?yàn)樵谒恼緝?nèi)過(guò)程層一致性是脫離了對(duì)衛(wèi)星絕對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的，那么衛(wèi)星同步信號(hào)在這種情況下將會(huì)變成一定程度的干擾。假如在變電站中的時(shí)鐘來(lái)源選擇的是當(dāng)?shù)氐臅r(shí)鐘，那么就能夠避免獲取到的衛(wèi)星信號(hào)不夠穩(wěn)固所造成的不便影響。

3 就地化保護(hù)帶來(lái)的影響

傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)裝置放置在小室內(nèi)，而把互感器放置在現(xiàn)場(chǎng)。隨著智能變電站的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不斷豐富，發(fā)現(xiàn)智能變電站的電子式互感器長(zhǎng)期工作在環(huán)境多變的戶外會(huì)造成電子式互感器采樣信息的突變故障和漸變故障，這對(duì)于保護(hù)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行是一個(gè)巨大的威脅。由此，提出了就地保護(hù)的概念。采用就地保護(hù)時(shí)，將保護(hù)裝置整體放置在室外的被保護(hù)元件附近，可以使用傳統(tǒng)的互感器進(jìn)行測(cè)量工作，對(duì)交換機(jī)和光纖的需求會(huì)大大降低，從而減少了網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障影響保護(hù)正常動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，就地保護(hù)條件下，各個(gè)保護(hù)裝置之間所用的信息直接取自互感器，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴程度降低。一旦通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生小的故障或者其他保護(hù)的測(cè)量環(huán)節(jié)發(fā)生故障，保護(hù)仍可能繼續(xù)工作，從而提高了保護(hù)的可靠性。然而，由于將保護(hù)裝置整體放置在戶外，在多變的自然環(huán)境和復(fù)雜的電磁環(huán)境下，保護(hù)裝置能否長(zhǎng)期有效地工作還有待探究。

4 異常數(shù)據(jù)

智能變電站的信息可以做到站域共享，這一方面提高了變電站的信息化程度，給站域保護(hù)的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)，另一方面對(duì)信息的正確性也提出了更高的要求。互感器采集的異常數(shù)據(jù)不僅僅會(huì)對(duì)自己所在的間隔產(chǎn)生影響，甚至?xí)?duì)其他間隔也產(chǎn)生影響。“飛點(diǎn)”是電子式互感器常見(jiàn)的一類異常數(shù)據(jù)?！帮w點(diǎn)”數(shù)據(jù)的品質(zhì)位仍標(biāo)記為正常，因此合并單元仍然將其作為正常信號(hào)來(lái)處理，但“飛點(diǎn)”本身已經(jīng)完全不能反映原始信號(hào)的信息，通常幅值很大，在波形上表現(xiàn)為突然出現(xiàn)的尖峰?！帮w點(diǎn)”信號(hào)的這一特征常常會(huì)使保護(hù)系統(tǒng)將其誤認(rèn)為是故障信號(hào)，從而出現(xiàn)誤動(dòng)。怎么去辨別“飛點(diǎn)”與復(fù)原“飛點(diǎn)”處的數(shù)據(jù)信息成為目的對(duì)“飛點(diǎn)”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，電力行業(yè)受到了極大的影響，電力系統(tǒng)正顯示出智能化的趨勢(shì)前進(jìn)。這一進(jìn)程的推進(jìn)，讓智能變電站技術(shù)備受大眾關(guān)注。而在智能變電站中，電子式互感器的普及與運(yùn)用，也讓其數(shù)字化水平有了更高的提升，并且還有效處理了傳統(tǒng)互感器體積過(guò)大、容易飽和等不足。不過(guò)，不可避免的，在智能變電站中的保護(hù)系統(tǒng)同樣存在諸多不足。第一，在智能變電站中，電子式互感器是十分關(guān)鍵的組成部分，關(guān)于它的傳變特證暫時(shí)還沒(méi)有一個(gè)比較全面系統(tǒng)的研究，第二，在電子式互感器中合并單元是極為關(guān)鍵的中心，它能不能安全穩(wěn)定的運(yùn)行是被多方面影響的，包括運(yùn)用具體的計(jì)算方法、受到的電磁干擾情況、所受到的外界條件影響，怎么有效的避開(kāi)這些問(wèn)題也是十分迫切是事情。第三，針對(duì)現(xiàn)在就地化保護(hù)的發(fā)展方向，當(dāng)處在特別繁瑣的電磁條件下繼電保護(hù)裝置本身的穩(wěn)固性與適宜性還需要更深入的去研討?？偟膩?lái)說(shuō)，智能變電站未來(lái)的發(fā)展是十分光明的，發(fā)展空間也很大，不過(guò)針對(duì)上面的幾點(diǎn)問(wèn)題還是需要格外的注重應(yīng)對(duì)。在各項(xiàng)技術(shù)被攻破，技術(shù)水平持續(xù)提升的影響下，智能變電站技術(shù)一定會(huì)有更廣闊的進(jìn)步空間，智能電網(wǎng)的建設(shè)同樣會(huì)有極大的突破。

【參考文獻(xiàn)】

[1]車兵，許家焰，徐曉春，湯同峰.智能變電站二次檢修安措防誤技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2018，46（02）：150-156.