智能變電站故障對(duì)繼電保護(hù)的影響分析

郭曉軍

（山西省電力公司呂梁供電公司，呂梁 033000）

智能變電站的運(yùn)行結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)變電站存在很大的差異，目前我國(guó)的智能變電站運(yùn)行結(jié)構(gòu)主要包括了智能變壓器、合并單元（MU）、電氣開(kāi)關(guān)、監(jiān)控系統(tǒng)與保護(hù)系統(tǒng)等。隨著智能變電站建設(shè)技術(shù)的不斷發(fā)展，在二次變電系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，光纖技術(shù)取代了傳統(tǒng)的電纜設(shè)備，而數(shù)字模擬信號(hào)取代了電壓與電流的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作，保護(hù)系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的工作內(nèi)容由合并單元進(jìn)行了取代。而隨著技術(shù)的革新，智能變電站對(duì)時(shí)間同步系統(tǒng)提高了更加嚴(yán)格的工作要求。

1 時(shí)間同步系統(tǒng)故障與繼電保護(hù)的關(guān)系分析

在變電站運(yùn)行的時(shí)候，主要采取整群抽樣的方式，確保出繼電保護(hù)設(shè)備與其他電力設(shè)備之間的時(shí)間誤差。為了獲取準(zhǔn)確的電力運(yùn)行參數(shù)，可以根據(jù)脈沖對(duì)應(yīng)的TV與TA進(jìn)行二次數(shù)據(jù)的采集，從而確保采集數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性。

在時(shí)間同步系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候，主要采取電子互感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，然后利用保護(hù)系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模塊轉(zhuǎn)化，最后將實(shí)際的工作數(shù)據(jù)反饋到合并單元。在智能變電站運(yùn)行的時(shí)候，每一個(gè)電子互感器都是獨(dú)立運(yùn)行，以確定數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。由于沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，因此一次與二次的變電數(shù)據(jù)信息，在系統(tǒng)傳輸?shù)臅r(shí)候，存在一定的時(shí)間延誤，而該時(shí)間延誤的問(wèn)題會(huì)影響到繼電保護(hù)工作的可靠性[1]。在進(jìn)行二次變電數(shù)據(jù)處理的時(shí)候，不能直接使用自動(dòng)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)信息，為了避免出現(xiàn)時(shí)間同步的故障，需要發(fā)揮出高精度時(shí)鐘的作用，確保合并單元的數(shù)據(jù)信息可以實(shí)現(xiàn)同步傳輸，保證合并單元的處理工作質(zhì)量。目前智能變電站中的繼電保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)裝置了高精度時(shí)鐘，以確保繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 智能變電站時(shí)間同步系統(tǒng)故障對(duì)繼電保護(hù)工作的實(shí)際影響研究

2.1 研究案例概述

我國(guó)陜西省西安市的一處智能變電站，出現(xiàn)了繼電保護(hù)系統(tǒng)的 工 作 故 障。在2018 年12 月28 日18 時(shí)19 分24 秒，110kV 的 電力系統(tǒng)在合并單元的調(diào)控下，與1號(hào)的主變高壓合并單元出現(xiàn)了時(shí)間的誤差。在5秒鐘之后，2號(hào)的主變高壓合并單元與電力系統(tǒng)也出現(xiàn)了時(shí)間的誤差。在1秒鐘之后，所有的合并單元時(shí)間恢復(fù)了同步。在2018年12月28日18時(shí)19分34.824秒的時(shí)候，2號(hào)的主變高壓側(cè)與合并單元B 恢復(fù)了時(shí)間同步。在2018年12月28日18時(shí)19分34.891秒的時(shí)候，2號(hào)變壓器啟動(dòng)了繼電保護(hù)系統(tǒng)，執(zhí)行了開(kāi)關(guān)三側(cè)跳閘的工作指令。在故障發(fā)生之后相關(guān)的工作人員立即對(duì)智能變電站的合并單元與繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了全面系統(tǒng)的檢測(cè)，最后發(fā)現(xiàn)合并單元沒(méi)有故障，初步判定是由于時(shí)間同步系統(tǒng)出現(xiàn)了故障進(jìn)而影響到了繼電保護(hù)系統(tǒng)[2]。

2.2 智能變電站時(shí)間同步系統(tǒng)故障對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際影響分析

智能變電站中的時(shí)間同步系統(tǒng)，可以為電力系統(tǒng)的所有電力設(shè)備提供準(zhǔn)確的時(shí)間與工作指令信息，如電力調(diào)度的自動(dòng)化處理工作、繼電保護(hù)裝置、雷電定位系統(tǒng)等，上述案例中智能變電站的時(shí)間同步系統(tǒng)工作連接如下圖所示。

智能變電站的接線方式圖

上圖中與GPS 時(shí)鐘連接的擴(kuò)展設(shè)備主要有：2號(hào)主變高壓合并單元A/B、2號(hào)低壓變壓器的合并單元A/B、1號(hào)變壓器的合并單元B 和110kV 電力系統(tǒng)母線合并單元A[3]。

在智能變電站的羅盤(pán)時(shí)鐘擴(kuò)展連接的設(shè)備主要有：2號(hào)主變高壓合并單元A/B、110kV 母線合并單元B、110kV 電力系統(tǒng)的分段合并單元、1號(hào)變壓器的合并單元A。

當(dāng)該智能變電站的工作恢復(fù)正常之后，在標(biāo)準(zhǔn)的工作環(huán)境下，進(jìn)行時(shí)間同步系統(tǒng)與繼電保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。通過(guò)合并單元對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行每秒4000次的精準(zhǔn)采集，從0到3999次進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理分析。當(dāng)時(shí)間同步的脈沖信號(hào)達(dá)到之后，合并單元的采集進(jìn)行歸零且重新采集[4]。具體采集的數(shù)據(jù)信息如下圖所示。

2號(hào)合并單元A的采集數(shù)據(jù)信息

在該智能變電站運(yùn)行的過(guò)程中110kV 母線合并單元、1號(hào)合并單元A、2號(hào)合并單元B 等，都出現(xiàn)了時(shí)間不同步的問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)了時(shí)間同步丟失、計(jì)數(shù)跳變、時(shí)間同步恢復(fù)、時(shí)間丟失、時(shí)間同步，出現(xiàn)了一定頻率的循環(huán)。雖然其中的跳頻都是705幀，但是時(shí)間同步丟失與恢復(fù)的間隔差距不同。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，2號(hào)的主變壓器合并單元沒(méi)有發(fā)揮出繼電保護(hù)系統(tǒng)的作用。在羅盤(pán)時(shí)鐘系統(tǒng)失去了衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)候，由于電力系統(tǒng)無(wú)法快速的切換到GPS 時(shí)鐘，從而造成了時(shí)間同步系統(tǒng)的故障[5]。

2.3 時(shí)間同步系統(tǒng)故障的控制分析

通過(guò)對(duì)案例的分析可知，故障的發(fā)生主要是因?yàn)橹髯儔浩鞯睦^電保護(hù)系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)揮出相關(guān)的工作效能，當(dāng)三方的時(shí)間數(shù)據(jù)不一致時(shí)，誤動(dòng)保護(hù)裝置不能快速的鎖定故障，從而使得繼電保護(hù)設(shè)備失去了工作價(jià)值。而出現(xiàn)時(shí)間同步丟失的原因，也有可能是羅盤(pán)信號(hào)出現(xiàn)故障時(shí)，電力系統(tǒng)無(wú)法快速的將時(shí)間控制切換到GPS 系統(tǒng)當(dāng)中，從而使得一些電力系統(tǒng)的合并單元出現(xiàn)了工作誤判，導(dǎo)致了時(shí)間同步丟失的問(wèn)題。要很好的解決此類(lèi)問(wèn)題，在智能變電站同步時(shí)間系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對(duì)GPS 時(shí)鐘與羅盤(pán)時(shí)鐘進(jìn)行很好的優(yōu)化調(diào)整，提高兩者的協(xié)同性，以保障電力系統(tǒng)時(shí)間的統(tǒng)一性與穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在智能變電站運(yùn)行的時(shí)候，出現(xiàn)的時(shí)間不同步故障間接的影響到了繼電保護(hù)的工作可靠性，在今后智能變電站建設(shè)的時(shí)候，需要不斷的優(yōu)化論證系統(tǒng)運(yùn)行的可行性，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。