變電站繼電保護(hù)就地化整體解決方案研究

郭駿

【摘 要】電力事業(yè)關(guān)乎社會(huì)民生，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)下，生產(chǎn)力水平顯著提升，社會(huì)各個(gè)行業(yè)用電量不斷增長(zhǎng)，新時(shí)期對(duì)于電力事業(yè)發(fā)展提出了更高的要求。繼電保護(hù)設(shè)備被稱(chēng)為電網(wǎng)安全衛(wèi)士，為電網(wǎng)的正常運(yùn)行保駕護(hù)航，其運(yùn)行可靠性直接關(guān)乎到用戶(hù)用電質(zhì)量。近年來(lái)，繼電保護(hù)發(fā)展迅速，不斷涌現(xiàn)的前沿技術(shù)和工藝促使設(shè)備更新?lián)Q代，旨在不斷提升電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。本文針對(duì)繼電保護(hù)就地化整體解決方案存在的問(wèn)題深入剖析，包括電磁環(huán)境適應(yīng)性、氣候環(huán)境適應(yīng)性和二次回路可靠性等問(wèn)題，提出自動(dòng)檢測(cè)和智能檢測(cè)的運(yùn)行管理模式，推動(dòng)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】變電站；繼電保護(hù)；就地化；解決方案

電力行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的重要組成部分，在建設(shè)和發(fā)展中，越來(lái)越多先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用其中，促使變電站逐漸自動(dòng)化和智能化發(fā)展。變電站繼電保護(hù)同樣經(jīng)歷了數(shù)十年的創(chuàng)新和發(fā)展，無(wú)論是物理形態(tài)還是運(yùn)維技術(shù)都發(fā)生了不同程度上的變化[1]。繼電保護(hù)中，保護(hù)技術(shù)不斷推陳出新，但是始終圍繞著四性要求，促使繼電保護(hù)工作效率大大提升，故障幾率下降，促使電力系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。但是，伴隨著電力供應(yīng)需求量增長(zhǎng)，投運(yùn)變電站數(shù)量不斷增長(zhǎng)，運(yùn)行保護(hù)設(shè)備規(guī)模不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致一系列新的問(wèn)題出現(xiàn)，在不同程度上影響著變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還需要進(jìn)一步完善和解決[2]。

一、變電站繼電保護(hù)就地化配置

1.整體配置原則

（1）繼電保護(hù)堅(jiān)實(shí)可靠性、靈敏性、選擇性和速動(dòng)性要求，就地化通過(guò)對(duì)以往變電站繼電保護(hù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)后，有助于解決當(dāng)前變電站繼電保護(hù)環(huán)節(jié)復(fù)雜和數(shù)據(jù)可靠性不足的問(wèn)題，促使繼電保護(hù)可靠性得到顯著提升[3]。

（2）繼電保護(hù)就地化要求安裝標(biāo)準(zhǔn)化，選擇更加緊湊的結(jié)構(gòu)，可以適應(yīng)復(fù)雜的電磁環(huán)境，實(shí)現(xiàn)無(wú)防護(hù)的戶(hù)外安裝。與此同時(shí)，對(duì)于繼電保護(hù)設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)化的接口，設(shè)備間即插即用。

（3）繼電保護(hù)就地化方案應(yīng)該根據(jù)斷路器設(shè)置間隔保護(hù)單元，邏輯獨(dú)立的方式實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)，具備主變保護(hù)和母線保護(hù)功能。間隔保護(hù)單元在一次設(shè)備附近安裝，根據(jù)實(shí)際情況選擇直接跳閘或直接采樣方式，對(duì)數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)進(jìn)一步優(yōu)化，降低電氣連接距離。變電站的過(guò)程層和站控層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，站控層采用IEC61850通信協(xié)議的制造報(bào)文規(guī)范MMS，而過(guò)程層則是選擇IEC61850-8-1和IEC61850-9-2協(xié)議，實(shí)現(xiàn)共網(wǎng)傳輸。

2.繼電保護(hù)配置方案

（1）線路保護(hù)方案。對(duì)于線路保護(hù)配置方案的設(shè)計(jì)，需要充分結(jié)合實(shí)際情況，雙母線接線方式的線路間隔，可以采用兩個(gè)斷路器的間隔保護(hù)單元，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立數(shù)據(jù)采樣，1臺(tái)間隔單元可以獨(dú)立完成線路保護(hù)功能。線路保護(hù)應(yīng)該以線路測(cè)電壓優(yōu)先選擇，也可以依據(jù)裝置配置電壓切換模塊。

（2）母線保護(hù)配置方案。母線保護(hù)配置方案在設(shè)計(jì)中，為了確保母線保護(hù)功能的發(fā)揮，可以選擇分布式方案，線路保護(hù)復(fù)用間隔保護(hù)單元。邏輯上的主機(jī)主要是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)計(jì)算，也可以根據(jù)實(shí)際需要將保護(hù)功能分布到子機(jī)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立預(yù)算，采用無(wú)主式母線差動(dòng)保護(hù)方案。

（3）變壓器保護(hù)配置方案。對(duì)于變壓器保護(hù)配置方案設(shè)計(jì)中，推行分布式方案，側(cè)斷路器對(duì)應(yīng)間隔保護(hù)單元，形成雙向環(huán)網(wǎng)，為高壓側(cè)間隔保護(hù)單元實(shí)現(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)，變壓器中性點(diǎn)電流接入到變壓器保護(hù)環(huán)網(wǎng)中，提供變壓器保護(hù)功能。

3.間隔層設(shè)備

（1）測(cè)控。結(jié)合斷路器特點(diǎn)，設(shè)置間隔測(cè)控單元，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化收集和處理，將其傳輸?shù)秸究貙泳W(wǎng)絡(luò)，通過(guò)站域級(jí)測(cè)控裝置配置，可以實(shí)現(xiàn)間隔內(nèi)聯(lián)閉鎖功能，測(cè)控功能。

（2）故障錄波。借助過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集，將間隔保護(hù)單元信息在系統(tǒng)中記錄，實(shí)現(xiàn)跳閘保護(hù)。

（3）交換機(jī)。在滿(mǎn)足安裝條件后，可以在間隔二次設(shè)備就近組網(wǎng)，這樣可以有效縮短設(shè)備連接距離，減少光纜能源消耗，提升系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

4.就地化繼電保護(hù)管理單元

由于液晶材料等無(wú)法適應(yīng)就地化無(wú)防護(hù)安裝的嚴(yán)苛環(huán)境，新一代的就地化繼電保護(hù)設(shè)備液晶顯示屏和按鍵被取消，由于在就地?zé)o法再通過(guò)按鈕和顯示屏進(jìn)行人機(jī)交互，這樣導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)工作受到了一系列的阻礙和制約，工作十分不便。所以，變電站內(nèi)增加配置就地化繼電保護(hù)管理單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)施監(jiān)控和診斷，確保系統(tǒng)可以安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二、繼電保護(hù)就地化運(yùn)維技術(shù)

1.就地化繼電保護(hù)智能安裝系統(tǒng)

就地化繼電保護(hù)裝置運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，所以設(shè)備的運(yùn)行管理和控制難度較高。對(duì)此，部分專(zhuān)家創(chuàng)新性的提出就地化設(shè)備微環(huán)境智能控制。就當(dāng)前一種常見(jiàn)的繼電保護(hù)系統(tǒng)來(lái)看，在間隔布置基礎(chǔ)上的就地化繼電保護(hù)智能安裝系統(tǒng)，其中集合了裝置運(yùn)行狀態(tài)采集、溫濕度采集和照明等多項(xiàng)功能，確保就地化繼電保護(hù)系統(tǒng)可以安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的記錄和存儲(chǔ)。光伏效應(yīng)存儲(chǔ)電池可以作為對(duì)于變電站繼電保護(hù)裝置的備用電源，確保外部電源斷電后裝置仍然可以正常運(yùn)行。如果設(shè)備運(yùn)行中由于高溫出現(xiàn)冒煙、絕緣燒毀現(xiàn)象，可以通過(guò)消防噴淋系統(tǒng)盡可能解決其中的異常問(wèn)題，將異常情況控制在合理范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備除塵降溫工作。

2.就地化繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

對(duì)于就地化繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)來(lái)看，可以實(shí)現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)即插即用。實(shí)現(xiàn)測(cè)試模板自動(dòng)生成和保護(hù)。具體主要是由以下幾個(gè)方面組成：①結(jié)合被測(cè)試裝置運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)設(shè)備配置信息和測(cè)試模板的自動(dòng)生成，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇測(cè)試項(xiàng)目，為用戶(hù)提供更多樣化的選擇。②根據(jù)選定的自動(dòng)測(cè)試模板，將測(cè)試終端連接在一起，為主機(jī)提供測(cè)試功能。測(cè)試終端在執(zhí)行命令時(shí)，模擬故障電氣量信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的收集和反饋，形成閉環(huán)控制，判斷各項(xiàng)指標(biāo)是否滿(mǎn)足實(shí)際要求。③設(shè)備測(cè)試結(jié)束后，自動(dòng)化生成報(bào)告，傳遞給主機(jī)服務(wù)器，將測(cè)試報(bào)告存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，進(jìn)行統(tǒng)一化管理。

3.就地繼電保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)檢修

就地化繼電保護(hù)裝置運(yùn)行中，由于人機(jī)交互界面取消，只能在智能管理單元遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)控制，在一定程度上導(dǎo)致工程現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)工作難度較高，涉及內(nèi)容較為復(fù)雜。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，智能運(yùn)維終端可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息自動(dòng)化采集和加工，是信息資料傳輸?shù)幕A(chǔ)載體，結(jié)合實(shí)際情況開(kāi)發(fā)APP，完成設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)和檢修工作，將數(shù)據(jù)信息傳輸存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，促使系統(tǒng)自動(dòng)化管理和控制。通過(guò)智能運(yùn)維終端運(yùn)用后，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢修、巡視和回路映射，協(xié)調(diào)各項(xiàng)工作開(kāi)展，借助信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)輔助工作開(kāi)展，降低運(yùn)行維護(hù)負(fù)擔(dān)，提升工作效率，促使智能運(yùn)維提高運(yùn)行可靠性，對(duì)于就地化繼電保護(hù)創(chuàng)新和發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用。

4.就地化繼電保護(hù)運(yùn)維支撐

變電站運(yùn)行中越來(lái)越多先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用其中，促使變電站智能化水平不斷提升，可以有效降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)于設(shè)備遠(yuǎn)程管理提出了更高的要求。通過(guò)就地化繼電保護(hù)遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)，可以推行更具創(chuàng)新型的管理模式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能化管理。站端設(shè)備中集合了先進(jìn)的測(cè)量和傳感技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，包括設(shè)備的溫度、濕度和電壓等指標(biāo)，將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)中。與此同時(shí)，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行精益化評(píng)價(jià)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化運(yùn)行維護(hù)和管理，促使繼電保護(hù)運(yùn)維工作智能化和遠(yuǎn)程化，推動(dòng)繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行和發(fā)展。

三、結(jié)論

綜上所述，在變電站繼電保護(hù)中，保護(hù)技術(shù)不斷推陳出新，緊緊圍繞著四性要求，改善傳統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備中的缺陷與不足，促使繼電保護(hù)工作效率大大提升，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，逐漸朝著自動(dòng)化和智能化發(fā)展，促使電力系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。只有這樣，才能為社會(huì)發(fā)展提供更加可靠的電力服務(wù)。

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