智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

蘇馬 肖灑

【摘 要】在我國社會發(fā)展與日俱增的今天，智能變電站已在全國范圍內(nèi)逐步進(jìn)行推廣使用，在此發(fā)展階段，繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此雖然利用現(xiàn)代科技技術(shù)建設(shè)出更加穩(wěn)定及智能的變電站，但是也對繼電保護(hù)系統(tǒng)提出了更加高層次的專業(yè)技術(shù)要求，需要提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

【關(guān)鍵詞】智能變電站;繼電保護(hù);系統(tǒng);可靠性;分析

1導(dǎo)言

繼電保護(hù)系統(tǒng)是維護(hù)變電設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵系統(tǒng)，尤其是智能變電站正常工作中，維護(hù)其設(shè)備安全運(yùn)行的作用尤為突出。智能變電站的應(yīng)用雖提高了工作效率，但一定程度上增加了設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險。為此其繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性及其重要，工作人員必須做好繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析工作。

2智能變電站

智能變電站是隨著當(dāng)前智能電網(wǎng)的發(fā)展而構(gòu)建的，使信號傳輸實現(xiàn)數(shù)字化與智能化，進(jìn)而提高電力系統(tǒng)整體的信息傳遞速度，從而使我國電力事業(yè)在智能化發(fā)展道路上順利前行。智能變電站的構(gòu)建是智能化的，當(dāng)?shù)蛪贺?fù)荷量減少時，變電站可以自主的實現(xiàn)輸送電量的降低，以此對電能起到有效節(jié)約的效果;而當(dāng)?shù)蛪贺?fù)荷量增加時，變電站會及時進(jìn)行電量補(bǔ)充輸送，滿足負(fù)荷量的需求，因此降低了工作人員的數(shù)量，節(jié)約了大量的人力資源，也提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性。智能變電站主要是通過網(wǎng)絡(luò)連接將以往的電纜連接方式取締，每個變電站設(shè)備之間均通過網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)低碳環(huán)保的效果，也提高了數(shù)據(jù)之間的交互效率，保障了設(shè)備的正常運(yùn)行，但是也對設(shè)備的保護(hù)措施提出了更加高規(guī)格的要求，如運(yùn)維工作、功能分布、設(shè)備維護(hù)、配置重組等等方面，在當(dāng)下智能變電站快速發(fā)展的時代，我們應(yīng)盡可能的提高繼電保護(hù)的可靠性、安全性，盡可能的是變電站工作狀態(tài)保持在一個最佳水平上。其發(fā)展如下圖所示。

圖1智能變電站發(fā)展圖

3智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

3.1可靠性分析的計算方法

3.1.1計算角度

計算智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的角度有兩個：一是可靠度。從可靠度角度進(jìn)行分析，即是在一定設(shè)備運(yùn)行環(huán)境中、在某一運(yùn)行時間段內(nèi)，計算智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)完成自身某項功能所達(dá)到的實際概率。在智能變電站正常情況下繼電保護(hù)系統(tǒng)的實際概率即為可靠度，以此衡量系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。二是可用度。這一計算角度是當(dāng)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生故障后，其維護(hù)系統(tǒng)所起到的實際修復(fù)作用的可用度。

3.1.2計算方法

總體來說，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析與計算方法主要有蒙特卡洛模擬法、可靠性框圖法兩種。分析與計算的前提是獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，確保分析的可行性。智能變電站的終端與合并單元采用組網(wǎng)方式，采用GOOSE雙網(wǎng)跨接的方式實行保護(hù)、數(shù)據(jù)收集、指令傳輸?shù)裙ぷ?。同時，利用SV網(wǎng)可完成樣本數(shù)據(jù)的傳輸。獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)后通過數(shù)字化組網(wǎng)方式，利用太網(wǎng)傳輸各裝置的數(shù)據(jù)，利用GOOSE與SV兩種接口組合的方式，輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)并回收系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)，對繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行有效分析。而對于母線保護(hù)組網(wǎng)模式，則是將樣本數(shù)據(jù)傳到繼電保護(hù)系統(tǒng)的各智能終端上，再使其傳遞到母差保護(hù)裝置上，并利用GOOSE為其提供相應(yīng)的信號。

3.2可靠性計算

3.2.1主變保護(hù)可靠性

主變保護(hù)、智能終端與合并單元采用組網(wǎng)方式，利用GOOSE網(wǎng)絡(luò)采集開關(guān)量信息、并傳輸跳閘命令。同時，利用SV網(wǎng)絡(luò)傳遞樣本數(shù)據(jù)信息。對智能變電站的主變壓器進(jìn)行保護(hù)，會采用測控一體保護(hù)裝置，提高整體可靠性，并為系統(tǒng)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。在進(jìn)行分析時多利用可靠性框圖進(jìn)行分析。

3.2.2線路保護(hù)與母聯(lián)保護(hù)可靠性

在該項分析環(huán)節(jié)中，要明確線路保護(hù)組網(wǎng)設(shè)計方案。智能變電站會采用數(shù)字化線路保護(hù)裝置，在此情況下獲取裝置的開關(guān)量與模擬量信息，是利用光線以太網(wǎng)通信獲取的。樣本采收的接口為SV接口，其跳閘與開關(guān)量的輸入共用一個GOOSE接口。這種數(shù)字化線路保護(hù)裝置可滿足兩端的需求，實現(xiàn)與傳統(tǒng)線路保護(hù)裝置的聯(lián)合運(yùn)用，提高光纖的縱差保護(hù)功能。

3.2.3母線保護(hù)可靠性

母線保護(hù)裝置模式下，每個智能終端都可提供開關(guān)閘的位置，同時可將開關(guān)的數(shù)量與相應(yīng)的樣本值通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳遞到相應(yīng)的保護(hù)裝置中。母線保護(hù)裝置受其組網(wǎng)模式的影響，獲取其網(wǎng)絡(luò)信息時要聯(lián)合保護(hù)與合并單元通過IEC61850-9-2協(xié)議。

4智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性保障措施

4.1加強(qiáng)變壓器的的保護(hù)

變壓器是變電站重要的供電設(shè)備，對整個智能變電站的正常運(yùn)行有著重要作用，因此必須加強(qiáng)對變壓器的保護(hù)。應(yīng)提高設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)電壓額度的科學(xué)性與有效性，確保保變壓器正常運(yùn)行。前期采用分布式配置保護(hù)方式，提高對變壓器整體安全的保護(hù)力度。但對其后期運(yùn)行則應(yīng)采用集中式配置，保證變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行，以避免因系統(tǒng)過于復(fù)雜而降低保護(hù)裝置可靠性。

4.2對過流電進(jìn)行合理限定

過流電是指電流超過系統(tǒng)的承載能力，會導(dǎo)致相應(yīng)的安全問題。受多種因素影響，過電流數(shù)額會發(fā)生一定變化，這會降低繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。為有效解決這一問題，應(yīng)對過電流進(jìn)行有效的限定，提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

4.3加強(qiáng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的線路保護(hù)

當(dāng)前繼電保護(hù)系統(tǒng)中主要采縱差聯(lián)動的保護(hù)方法，提升系統(tǒng)的可靠性。保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行中，線路自身可通過通道進(jìn)行連接，從而對線路進(jìn)行保護(hù)，同時通過線路可實現(xiàn)檢測等工作，因此必須加強(qiáng)對線路的保護(hù)。

4.4完善繼電保護(hù)智能報警系統(tǒng)

4.4.1總結(jié)功能

當(dāng)智能變電站的繼電保護(hù)智能報警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行故障后，會對其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)。同時收集變電站內(nèi)實時數(shù)據(jù)、警告信息、應(yīng)用信息及故障處理信息等與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)信息。

4.4.2診斷功能

在變電站設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問題后，智能報警系統(tǒng)會對相應(yīng)的問題進(jìn)行診斷。診斷過程中，通過設(shè)備正常運(yùn)行數(shù)據(jù)與異常運(yùn)行下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而生成相應(yīng)的診斷報告。利用相應(yīng)的管理經(jīng)驗，對故障進(jìn)行分類，最終形成設(shè)備的異常信息。

4.4.3跳閘保護(hù)

當(dāng)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問題時，報警系統(tǒng)會下達(dá)打開開關(guān)的指令，使得保護(hù)裝置跳閘，從而實現(xiàn)對變電設(shè)備的保護(hù)。同時，智能報警系統(tǒng)會將變電站設(shè)備的異常信息、開關(guān)的變位信息等反饋給相關(guān)的工作人員，進(jìn)行報警處理。

5結(jié)論

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷提高，智能變電站的發(fā)展必然會形成一定規(guī)模，為廣大群眾帶來更多便捷的服務(wù)，同時其安全可靠性能也會不斷的提升，保護(hù)人們的生命安全。而智能變電站的發(fā)展離不開繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性研究，因此提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的工作是至關(guān)重要的。

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（作者單位：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司丹陽市供電分公司）