智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

賀首喆

【摘? 要】在人們的日常生活中，電力能源十分重要，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力行業(yè)也取得了明顯的進步，電網(wǎng)建設(shè)水平也逐漸提高，使變電站智能化普遍的得到應(yīng)用。為了保證智能變電站的穩(wěn)定運行，繼電保護系統(tǒng)發(fā)揮著十分重要的作用，提高智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性十分重要。本文就對智能變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性進行深入探討。

【關(guān)鍵詞】智能變電站;繼電保護系統(tǒng);可靠性

當(dāng)前，智能變電站保護調(diào)控實現(xiàn)了一體化功能，使得系統(tǒng)和系統(tǒng)間能夠互聯(lián)、互通，同時提高了變電站繼電保護系統(tǒng)的交互水平，保證電網(wǎng)能夠安全、保質(zhì)保量、穩(wěn)定運行，能夠更好地保護和控制變電站。但是，在我國變電站智能化水平不斷提高的情況下，依然存在一些問題。一方面，變電站工作人員的素質(zhì)沒有隨著變電站智能化的發(fā)展而提高，導(dǎo)致工作人員和工作崗位相脫離，不符合時代發(fā)展的步伐;另一方面，變電站的保護措施不夠完善，容易造成繼電保護系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而引發(fā)安全事故?；诖?，需要提高智能變電站繼電保護系統(tǒng)的安全性和可靠性，準(zhǔn)確分析和計算變電站可靠性數(shù)據(jù)，有效提高變電站的穩(wěn)定性，從而推進我國智能變電站繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。

1、智能變電站及繼電保護內(nèi)容闡述

所謂的智能變電站主要是指通過使用先進可靠、集成與環(huán)保的智能設(shè)備，在變電站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化以及信息共享的要求下，能夠自助實現(xiàn)變電站數(shù)據(jù)信息的采集、測量、保護、計量以及監(jiān)測，同時要求該類型變電站能夠具備電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析以及協(xié)同互動等高級功能。一般來說，智能變電站具有一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的特點，其對智能電子設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的使用，能夠影響變電站的繼電保護系統(tǒng)。繼電保護主要是針對智能變電站系統(tǒng)安全建設(shè)與運行所提供的保護供電設(shè)施。在智能變電站的具體運行中，對于電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障、異常情況，繼電保護通過發(fā)出報警信號、必要的隔離措施，進而對運行的電力系統(tǒng)提供安全保障。當(dāng)前智能變電站繼電保護主要受到智能變電站總體框架、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能電子設(shè)備、電子式互感器以及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)等五個要素的影響，五個要素之間相互影響、互為依靠。

2、智能變電站系統(tǒng)對繼電保護的影響

2.1對數(shù)據(jù)信息的影響

智能變電站系統(tǒng)對繼電保護中的影響具體體現(xiàn)在數(shù)據(jù)信息上。其中，繼電保護裝置中的數(shù)據(jù)傳輸工作受到智能變電站系統(tǒng)的影響具體體現(xiàn)在以下方面：第一，互感裝置的置換。傳統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)中所使用的互感裝置主要為電磁互感式，其實際傳輸及調(diào)節(jié)也需要進行進一步的升級與優(yōu)化。當(dāng)前智能變電站系統(tǒng)則多用電子式互感裝置，并且該裝置在原有基礎(chǔ)上提升了頻帶寬度及響應(yīng)速度;第二，提升繼電保護裝置中的數(shù)據(jù)傳輸方式，并由現(xiàn)代二次信息網(wǎng)絡(luò)傳輸方式代替了原有電纜連接方式。例如：在將現(xiàn)代二次信息網(wǎng)絡(luò)傳輸方式進行應(yīng)用的過程中，它能夠促進數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、和智能化發(fā)展，實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)、自動和在線分析的高功能變電站形成。

2.2對繼電保護系統(tǒng)影響

智能變電站系統(tǒng)對繼電保護系統(tǒng)的影響具體體現(xiàn)在以下方面：第一，網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)交換有效改善了傳統(tǒng)繼電保護裝置中的采集及計算問題，從根本上提升了繼電保護裝置中的靈活性;第二，提升了原有繼電保護系統(tǒng)中的功能性，使二次回路具有監(jiān)測控制的性能;第三，對繼電進行保護時，其能夠在很大程度上實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的保護，從而能夠?qū)崿F(xiàn)以保護裝置為核心的電力系統(tǒng)運行模式;第四，有效改善了過程層的統(tǒng)一采樣及數(shù)據(jù)整合期間存在的弊端。

2.3對繼電保護系統(tǒng)發(fā)展趨勢的影響

第一，繼電保護數(shù)字化。在智能變電站系統(tǒng)的發(fā)展過程中融合了大量的數(shù)字技術(shù)。因此對繼電保護裝置進行進一步優(yōu)化時也應(yīng)朝向數(shù)字化發(fā)展，結(jié)合數(shù)字化傳感裝置增加電網(wǎng)通訊系統(tǒng)的信號傳輸渠道，并有效降低了原有傳感器中易出現(xiàn)測量誤差等問題，提升了傳感器的運行過程中的平穩(wěn)性;第二，繼電保護的集成化發(fā)展。由于智能變電站系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)變電站相比增加了眾多的電力設(shè)備，因此在對繼電保護裝置進行更新的過程中，也要注重其自身的集成化發(fā)展方向，并在原有基礎(chǔ)上對擴寬智能變電站運輸數(shù)據(jù)的采集渠道，以從多角度，全方面分析與整合信息資源的具體內(nèi)容，為智能變電站繼電保護系統(tǒng)的安全以及可靠性運行打下堅實的基礎(chǔ)。

3、智能變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性

3.1加強線路故障維護

在智能變電站系統(tǒng)應(yīng)用過程中，為進一步提升其自身的可靠性與安全性，工作人員還應(yīng)在原有的基礎(chǔ)上加強對線路故障的維護，并結(jié)合相關(guān)檢測措施，將其控制在一定間隔單元當(dāng)中，從而做到從根本上控制與監(jiān)督電力系統(tǒng)在總體運行的情況。

3.2過程層繼電保護

過程層的繼電保護就是將系統(tǒng)迅速跳閘的功能進行實現(xiàn)，保護變壓器、輸電線路以及母線的設(shè)備，并有效的保護電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。電力系統(tǒng)運行方式出現(xiàn)變化，主保護定值中的小波動并不會變化，能夠使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。一次設(shè)備中的保護要求開關(guān)設(shè)計需要與硬件相分離，實現(xiàn)獨立性的保護，并保護母線、輸電線路。在相同輸電線路中進行獨立采樣，相加開關(guān)電流，發(fā)揮主保護通信口的調(diào)整過程，綜合處理系統(tǒng)電流。智能變電站中保護母線、變壓器，可以發(fā)揮多端線路保護的作用，并通過站內(nèi)保護設(shè)備進行同步采樣。同步調(diào)整變電站主站采樣，使采樣數(shù)據(jù)的適用性得到強化，也使采樣數(shù)據(jù)的可靠性得到提高。

3.3完善變壓器配置保護

變電站電壓是電力系統(tǒng)運行中的一個重要參數(shù)，一般情況下，為了保障變電站運行良好，需要為變電站電壓額度設(shè)置限值，因為在電壓額度超出一定限定值或是不足的情況下，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行都會受到不利影響，因此變壓器保護是繼電保護系統(tǒng)運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對此，在進行變壓器配置的過程中，可以采取分布式配置方式，對變壓器系統(tǒng)的壓力進行適當(dāng)?shù)姆稚ⅲ苊獬霈F(xiàn)變壓器春泥更受壓力過大導(dǎo)致故障問題發(fā)生。相應(yīng)的，在繼電保護系統(tǒng)后期配置時，為了避免系統(tǒng)過于復(fù)雜威脅到運行效果，最好采用集中配置的方式，充分發(fā)揮出繼電保護系統(tǒng)的功能，為變壓器的穩(wěn)定運行提供良好的保護。

3.4系統(tǒng)冗余設(shè)計

繼電保護中，優(yōu)化系統(tǒng)冗余能夠防止出現(xiàn)系統(tǒng)錯動、拒動問題，使系統(tǒng)更加可靠。強化繼電保護的冗余性需要做好兩個方面的內(nèi)容。首先，利用以太網(wǎng)交換機中的數(shù)據(jù)鏈層技術(shù)，實時監(jiān)控變電站的自動化。其次，變電站網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求不同，依據(jù)總線結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)3個基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點科學(xué)的應(yīng)用?？偩€結(jié)構(gòu)能夠使接線減少，但是需要提高冗余性，使用過程中長度要求是比較大的。對于環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)路上任意點都能夠提供冗余，有很好的冗余性，但是需要很長的收斂時間，對影響系統(tǒng)重構(gòu)。對于星型結(jié)構(gòu)，其等待時間不長，物冗余度，可靠性不強。對于這3種結(jié)構(gòu)，需要結(jié)合自身的需要優(yōu)化選擇，從而使變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性得到提高。在對系統(tǒng)冗余進行設(shè)計時，還需要對投入率進行分析，不僅提高系統(tǒng)的可靠性，也能夠順利實現(xiàn)經(jīng)濟效益。

4、結(jié)語

綜上所述，隨著近年來我國電網(wǎng)建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，在信息技術(shù)深入發(fā)展的今天，智能變電站已成為我國電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。為了進一步保障我國智能變電站的安全正常運行，加強繼電保護系統(tǒng)的可靠性成為當(dāng)前建設(shè)的重要內(nèi)容。通過對智能變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性進行分析，從硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)中，采取有效措施增強該系統(tǒng)日常運行的穩(wěn)定性，進而為我國電力事業(yè)的發(fā)展提供安全保障。

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