智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究

王 濤

國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司檢修公司，寧夏 銀川 750001

0 引言

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)用電要求也越來越高。智能化是許多領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)也投入了大量資源建設(shè)智能化電網(wǎng)。智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，其繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性對(duì)變電站安全和穩(wěn)定具有決定性作用。為了適應(yīng)當(dāng)前的用電需求，保障用電安全，需要不斷完善智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的建設(shè)，不斷優(yōu)化升級(jí)智能變電站相關(guān)技術(shù)，從而保障用電安全。文章對(duì)當(dāng)前的變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，結(jié)合國(guó)內(nèi)外智能變電站的建設(shè)情況，分析影響變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的因素，從而提出科學(xué)的方式降低故障發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

1 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)分析

1.1 智能變電站概述

智能變電站是將變電站技術(shù)與電子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的智能化管理。智能變電站能夠測(cè)量電力數(shù)據(jù)，采集以及控制相關(guān)的功能，對(duì)變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。相較于傳統(tǒng)的變電站模式，智能變電站能夠解決傳統(tǒng)變電站管理存在的問題，通過高速以太網(wǎng)采集和傳輸電壓與電流模擬信號(hào)，對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行有效管理，提升整體管理效率。

1.2 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)組成

（1）電子式互感器。電子式互感器是繼電保護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，與傳統(tǒng)的電子互感器相比，現(xiàn)在的電子互感器以電子式為主，能夠準(zhǔn)確查找故障位置，實(shí)時(shí)保障保護(hù)裝置，而且能夠適應(yīng)智能化電網(wǎng)的需求，使電網(wǎng)系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定。

（2）合并單元。在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，電子式互感器將搜集的電網(wǎng)信息傳輸?shù)胶喜卧?，合并單元能夠重新整合搜集到的信息，?duì)信息進(jìn)行處理并且傳輸?shù)奖Ｗo(hù)裝置。此外，合并單元能夠處理好不同裝置的接線問題，降低設(shè)備成本。

（3）交換機(jī)。交換機(jī)是智能變電站的關(guān)鍵部位之一，相比于以往的交換機(jī)，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的交換機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù)和信號(hào)，交換關(guān)鍵數(shù)據(jù)幀，提升數(shù)據(jù)傳輸效率和數(shù)據(jù)安全性。

（4）智能終端。智能終端能夠解決電力故障系統(tǒng)檢測(cè)不及時(shí)的難題，為電力故障檢測(cè)提供解決方法，在接收到斷路器的指令后，可以將相關(guān)指令傳送到站控層，提升智能變電站故障處理效率。

1.3 智能保護(hù)系統(tǒng)可靠性的作用

相比于傳統(tǒng)的保護(hù)裝置，智能保護(hù)系統(tǒng)拓展了數(shù)據(jù)提供途徑，也給維護(hù)人員提出更高的要求。繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)智能變電站的運(yùn)行具有關(guān)鍵的影響，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可能會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為了保障智能保護(hù)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，需要深入了解保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理和功能特點(diǎn)，對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)試和管理，減少其他因素影響，從而確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

2 智能變電站繼電保護(hù)問題分析

2.1 影響數(shù)據(jù)傳輸

一旦智能變電站保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，其數(shù)據(jù)傳輸也會(huì)出現(xiàn)問題，造成相關(guān)指令無效應(yīng)答，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成影響。對(duì)于智能變電站而言，如果傳輸介質(zhì)出現(xiàn)問題，影響數(shù)據(jù)傳輸安全與傳輸效率，不僅會(huì)影響變電站的正常運(yùn)行，也會(huì)影響用電安全。

2.2 失誤問題

對(duì)于智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)而言，繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生失誤，會(huì)對(duì)智能變電站系統(tǒng)的計(jì)算產(chǎn)生不良影響。在智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)中，以人為計(jì)算失誤和定值整定計(jì)算失誤為主。一旦計(jì)算失誤，將會(huì)引發(fā)較大的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，人為計(jì)算失誤會(huì)造成操作誤差，定值整定計(jì)算失誤將會(huì)引發(fā)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)智能變電站的運(yùn)行造成不良影響[2]。

3 提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的有效措施

3.1 優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)維模式

針對(duì)智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)，可以從系統(tǒng)和運(yùn)維的角度提升其穩(wěn)定性，具體的方法如下。

（1）優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在設(shè)定系統(tǒng)的時(shí)候，對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從繼電保護(hù)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)來看，選擇新的網(wǎng)絡(luò)作為過程層網(wǎng)絡(luò)，能夠提升網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩裕_保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。在傳統(tǒng)的變電站系統(tǒng)設(shè)置中，冗余現(xiàn)象會(huì)造成資源浪費(fèi)，影響數(shù)據(jù)傳輸效率，因此，選擇單一采集的方式，減少二級(jí)系統(tǒng)的冗余情況，確保數(shù)據(jù)源統(tǒng)一，以繼電保護(hù)系統(tǒng)為中心設(shè)計(jì)智能變電站系統(tǒng)，能夠減少冗余，提升傳輸效率，降低采集延遲。

（2）設(shè)計(jì)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)母線保護(hù)組網(wǎng)方案。母線保護(hù)組網(wǎng)方案主要是利用母差保護(hù)裝置，有效接收智能終端信息，從而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)，但是從其運(yùn)行效果來看，母差保護(hù)裝置會(huì)影響母差保護(hù)容量，對(duì)繼電保護(hù)造成影響，因此，需要選擇環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以提升其穩(wěn)定性，從而不斷提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

（3）優(yōu)化運(yùn)維模式。為提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，需要對(duì)運(yùn)維模式進(jìn)行優(yōu)化，選擇合并單元模式處理信息，對(duì)其信息進(jìn)行監(jiān)管。同時(shí)，對(duì)壓板進(jìn)行有效處理，加強(qiáng)對(duì)變電站設(shè)備的監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)體系設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以提升系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)效率[3-4]。

3.2 系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與自動(dòng)報(bào)警

智能變電站的設(shè)備需要實(shí)時(shí)監(jiān)督管理，以了解變電站內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行情況。如果設(shè)備出現(xiàn)異常，需要及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警，以提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。在智能變電站中設(shè)置自動(dòng)報(bào)警機(jī)制，一旦出現(xiàn)故障或異常，立刻啟動(dòng)報(bào)警，由繼電保護(hù)裝置做出反應(yīng)，以保護(hù)變電站設(shè)備。繼電保護(hù)裝置能夠保存變電站的相應(yīng)數(shù)據(jù)，為后續(xù)管理提供數(shù)據(jù)備份，同時(shí)能夠準(zhǔn)確定位故障部位，做出故障分析與初步診斷。一方面能夠開啟自動(dòng)跳閘，以保護(hù)電網(wǎng)安全，另一方面可以為智能變電站的診斷和后續(xù)維護(hù)提供依據(jù)，提升智能變電站的可靠性。

當(dāng)智能變電站出現(xiàn)故障時(shí)，需要對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，記錄故障問題。特殊操作管理程序應(yīng)該設(shè)定在系統(tǒng)的首要位置，選擇正確的技術(shù)和設(shè)備，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。智能變電站運(yùn)行時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，以做好設(shè)備分析，為后續(xù)的維護(hù)管理提供依據(jù)[5-6]。

3.3 過流電限定保護(hù)

智能變電站運(yùn)行過程中，會(huì)受到多種因素的影響，過電流和過電壓會(huì)對(duì)線路造成影響，從而引發(fā)設(shè)備故障。可以選擇合適的方式保護(hù)過流電流和過流電壓，以提升穩(wěn)定性。電流負(fù)荷大時(shí)，容易造成變電站設(shè)備故障，引發(fā)跳閘。為了解決相應(yīng)的問題，提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以優(yōu)化線路，準(zhǔn)確測(cè)量線路電流量，選擇電壓限定延時(shí)的方式進(jìn)行分配和管理。如果線路電流過大，將會(huì)及時(shí)發(fā)出警示信息，通過保護(hù)動(dòng)作以提升系統(tǒng)穩(wěn)定性[7]。

3.4 變壓器與過程層繼電保護(hù)

為提升系統(tǒng)可靠性，需要對(duì)變電站的變壓器和過程層進(jìn)行保護(hù)，具體的保護(hù)措施如下。

（1）變壓器保護(hù)。變壓器是變電站的關(guān)鍵設(shè)備，通常在變壓器設(shè)計(jì)中，為了提升變壓器穩(wěn)定性，選擇比率制動(dòng)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提升其穩(wěn)定性。智能變電站訂單變壓器可以選擇人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理進(jìn)行保護(hù)，在運(yùn)行過程中，選擇智能技術(shù)提升變壓器設(shè)備運(yùn)行靈敏度，增強(qiáng)其自我檢測(cè)的能力。智能變電站可以選擇記憶功能和處理功能對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和測(cè)控，通過網(wǎng)絡(luò)和智能技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄設(shè)備的運(yùn)行情況，采集數(shù)據(jù)信息，并且對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效控制[8]。

（2）過程層繼電保護(hù)。過程層繼電保護(hù)主要是對(duì)系統(tǒng)的變壓器和母線進(jìn)行保護(hù)，在智能變電站運(yùn)行過程中制定繼電保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)值，保證保護(hù)值的穩(wěn)定性。為確保繼電保護(hù)穩(wěn)定性，需要分離硬件和開關(guān)設(shè)置，選擇多段路的方式進(jìn)行保護(hù)，采用預(yù)防措施做好保護(hù)管理，提升數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，從而提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性[9]。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能變電站是電網(wǎng)的重要組成部分，繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接關(guān)系到變電站的運(yùn)行安全。為提升繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性，需要針對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的影響因素，結(jié)合現(xiàn)代科技，不斷提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量，將先進(jìn)的技術(shù)融合到繼電保護(hù)系統(tǒng)中，從而完善系統(tǒng)功能，提升系統(tǒng)可靠性。