廖富泰
摘要:智能電網(wǎng)快速發(fā)展,智能變電站亦逐步成為建設(shè)主要核心內(nèi)容,且對于傳統(tǒng)形式的變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)來說,有著更加明顯的優(yōu)勢,尤其是在其可靠性方面,這對于智能變電站的穩(wěn)定安全運(yùn)行來說有著積極的意義。文章就當(dāng)前階段智能變電站發(fā)展?fàn)顩r、變壓器保護(hù)系統(tǒng)模型對比分析、智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析進(jìn)行了簡要論述。
關(guān)鍵詞:智能變電站;變壓器保護(hù)系統(tǒng);可靠性
引言:依托于信息化技術(shù)的快速發(fā)展與行業(yè)進(jìn)步,智能變電站度過了一段飛速發(fā)展期,這主要依賴于其本身相對于傳統(tǒng)模式變壓器保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)勢,其更高的可靠性,利于變電站應(yīng)對各種復(fù)雜環(huán)境的挑戰(zhàn),利于變電站的持久運(yùn)行。
一、當(dāng)前階段智能變電站發(fā)展?fàn)顩r
智能變電站指的是借助現(xiàn)代化、環(huán)保性能高、集成特點(diǎn)足的智能設(shè)備,將信息共享規(guī)范化、全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化作為智能變電站的整體運(yùn)行要求,縮減一部分人力資源,利用各項(xiàng)信息化設(shè)備與技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)信息的檢測、采集、計(jì)量、保護(hù)、控制等功能。此外依靠智能變電站,能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)分析決策、智能調(diào)節(jié)、自動(dòng)控制等功能。
整個(gè)電力系統(tǒng)中,變電站的主導(dǎo)作用為連接各個(gè)支線線路,使其形成一個(gè)完整的整體,并對電力運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆峙渑c轉(zhuǎn)換,從而滿足各方面的電力需求以及電力運(yùn)行安全。此外在電力系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行中,變電站為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),可在一定程度上保護(hù)電網(wǎng)安全與穩(wěn)定性,這對于電力企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展來說有著積極的意義。且經(jīng)過多年的發(fā)展與應(yīng)用,當(dāng)前階段的智能變電站已經(jīng)發(fā)展為電力系統(tǒng)不可分割的關(guān)鍵部分,功能性在逐步豐富與完善的同時(shí),其傳輸?shù)男畔⒁喑鴶?shù)字化、智能化、現(xiàn)代化方向發(fā)展。同時(shí),互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與通信平臺(tái)的逐步融合,使得智能變電站內(nèi)部逐漸實(shí)現(xiàn)了一體化運(yùn)行[1]。
二、變壓器保護(hù)系統(tǒng)模型對比分析
從以下兩個(gè)方面來對比分析變壓器保護(hù)模型,以此來突出智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)整體的可靠性:
1.傳統(tǒng)形式變壓器保護(hù)模型
傳統(tǒng)形式的變電站保護(hù)系統(tǒng)模型,一次設(shè)備與互感器都需要借助電纜來連接測控系統(tǒng)、線路保護(hù)系統(tǒng)、變壓器保護(hù)系統(tǒng)等。該種連接方式雖然能在一定程度上滿足使用要求,但是整體的連接過程難以通過單段電纜實(shí)現(xiàn),但是更多的電纜,意味著需要更多的連接接口,這無形中提升了連接難度,并且會(huì)不同程度的受到外界電磁影響,因此可以說,傳統(tǒng)形式的變壓器保護(hù)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)與其本身的可靠性仍舊有著較大的進(jìn)步空間。
2.智能變電站變壓器保護(hù)模型
當(dāng)前階段,就智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)來說,其保護(hù)裝置主、后備分離單重配置與主、后備一體化保護(hù)配置兩種類型。而就一體化保護(hù)裝置來說,其采用的是雙重化配置,變壓器低壓側(cè)、高壓側(cè)會(huì)根據(jù)其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及功能特性選擇獨(dú)立智能終端進(jìn)行合并單元雙重化建設(shè)。該種裝置模式的優(yōu)勢是能夠最大程度的發(fā)揮出主、后備保護(hù)功能的效用,并且對比傳統(tǒng)模式來說可靠性、穩(wěn)定性更高。其缺陷亦很明顯,需耗費(fèi)更多的資金投入用于維護(hù)以及配置運(yùn)行,這在一定程度上提升了變電站經(jīng)濟(jì)壓力,且過程層網(wǎng)絡(luò)會(huì)更加的復(fù)雜,因此該種模式要實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用,切實(shí)應(yīng)對復(fù)雜的電力環(huán)境,還需在技術(shù)與應(yīng)用方面進(jìn)行完善。而在進(jìn)行主、后備分離各自單重配置進(jìn)程中,低壓側(cè)、高壓側(cè)會(huì)分別裝置相應(yīng)的后備保護(hù)設(shè)施,以滿足其各自不同的應(yīng)用需求。就高壓側(cè)來說,其過程層需配置相應(yīng)的后備保護(hù)、智能主保護(hù)合并單元,另一方面高后備過程層配置狀況基本與高壓側(cè)保持一致,但是需求注意,該部分的合并單元選擇的是智能終端一體化的裝置方式,對比前者來說,后者裝置方式需更多的保護(hù)裝置支撐,并且過程層網(wǎng)絡(luò)因其結(jié)構(gòu)特性會(huì)涉及到各方面因素,反復(fù)錯(cuò)雜性更高,因此雖然其可靠性、安全性更高,仍需針對其結(jié)構(gòu)問題與功能性問題進(jìn)行補(bǔ)足、完善與優(yōu)化,使其能夠面對各種環(huán)境下的系統(tǒng)保護(hù)要求,促進(jìn)變電站的長遠(yuǎn)發(fā)展[2]。智能變電站變壓器保護(hù)模型,主要包括智能終端、合并單元、主后備一體化保護(hù)配置若干,一般連接方式如下圖1所示:
三、智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析
智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析可從以下多個(gè)方面舉例分析:
1.直采網(wǎng)跳模式
就直采網(wǎng)跳模式來說,其保護(hù)系統(tǒng)模型應(yīng)用進(jìn)程中,存在的問題主要在于互感器在與合并單元進(jìn)行連接時(shí)會(huì)耗費(fèi)更多電纜,若是因外界因素導(dǎo)致其中一根電纜發(fā)生問題,整體保護(hù)系統(tǒng)的功能性會(huì)受到很大程度的影響,嚴(yán)重情況下會(huì)使得系統(tǒng)處于崩潰狀態(tài)。但若是在直采網(wǎng)跳模式下,同種類型的元器件有著同等的可靠性,且不需過多的去考慮元件間存在的共同作用,能夠以交換機(jī)冗余方式來強(qiáng)化變壓器差動(dòng)保護(hù)可靠性與穩(wěn)定性,且在故障發(fā)生時(shí),能夠以極短的時(shí)間完成修復(fù)工作,其后系統(tǒng)的可靠性不受過程影響[3]。
2.網(wǎng)采網(wǎng)跳模式
就網(wǎng)采網(wǎng)跳模來說,其保護(hù)系統(tǒng)模型應(yīng)用進(jìn)程中,電流互感器需與合并單元經(jīng)多組電纜進(jìn)行連接,并且在電壓互感器與電纜進(jìn)行連接時(shí)多進(jìn)行的是三相電壓采集,變壓器智能終端應(yīng)用的電纜則會(huì)直接連接斷路器跳閘線圈,以此來直接對其形成作用。該種方式對比上述保護(hù)系統(tǒng)來說,能夠在一定程度上降低誤差,較多應(yīng)用在一些對精度要求較高的變壓器保護(hù)系統(tǒng)中。
3. 直采直跳模式
就網(wǎng)采網(wǎng)跳模來說,其保護(hù)系統(tǒng)模型應(yīng)用進(jìn)程中,人們普遍認(rèn)為智能終端一體化裝置的核心結(jié)構(gòu)即為充足兩個(gè)即以上不同種類的保護(hù)裝置,其雖然具備更為強(qiáng)大的功能與效果,但是就其應(yīng)用情況來說,并未起到1+1>2的效果,甚至在一定程度上抑制了某項(xiàng)功能的發(fā)揮。對比以上三種模式,直采直跳模式穩(wěn)定性、可靠性更高,其不需應(yīng)用很多交換機(jī),即可達(dá)到對變電站整體系統(tǒng)的保護(hù)作用,其有效縮減了智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的投入成本,利于該種模式的迅速傳播,應(yīng)用價(jià)值更高[4]。
4.交換機(jī)組網(wǎng)模式與相應(yīng)的對比情況
一般條件下,智能變電站通常會(huì)選擇一次設(shè)備與雙母接線,通過電子互感器得到數(shù)字量信息,再傳輸至合并單元,整合之后統(tǒng)一傳輸至保護(hù)裝置,最后借助智能終端控制開關(guān)設(shè)備。由此,當(dāng)前智能變電站一般是按照站控層→間隔層→過程層進(jìn)行搭建。而過程層基本都會(huì)涉及到變壓器、斷路器、開關(guān)等設(shè)備,運(yùn)行進(jìn)程中會(huì)涉及到較多環(huán)節(jié),故而在分析其可靠性時(shí),應(yīng)將傳輸元件、介質(zhì)等考慮在內(nèi)。在智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)中,未切實(shí)提升其可靠性,在保證其冗余度后,還應(yīng)關(guān)注報(bào)文延時(shí)帶來的影響。
綜合分析交換機(jī)組網(wǎng)方式,能夠得出,總線形結(jié)構(gòu)整體來說結(jié)構(gòu)單一,但卻不會(huì)有很多冗余度留存,但是缺陷同樣明顯:可靠性降低、通信延時(shí)長。其選擇的星型搭建結(jié)果一定程度上縮減了總線形結(jié)構(gòu)帶來的延時(shí)缺陷,但是卻對交換機(jī)各方面的機(jī)能要求比較高,一般形式的交換機(jī)難以達(dá)到星形結(jié)構(gòu)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)形結(jié)構(gòu)雖然冗余度更強(qiáng),但是其本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,以及與總線形一樣的結(jié)構(gòu),仍舊逃脫不了通信延時(shí)較長這種致命的問題。因此對比以上情況來說,星形與環(huán)形網(wǎng)絡(luò)存在更少的弊端,其缺陷雖然存在,但是可靠性明顯更強(qiáng)。
此外智能變電站中還存在一種“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu),在應(yīng)用直采網(wǎng)跳模式時(shí),若是互感器與合并單元應(yīng)用的連接電纜發(fā)生互相,會(huì)導(dǎo)致整體保護(hù)系統(tǒng)癱瘓;在應(yīng)用網(wǎng)采網(wǎng)跳模式時(shí),電流互感器與合并單元連接的目的是進(jìn)行三相電流采集。對比系列保護(hù)系統(tǒng)方案來說,一般會(huì)選擇可靠性更高的直采直跳,能夠直接進(jìn)行報(bào)文傳輸,可靠性更高。
結(jié)語:綜述,智能變電站變壓器保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析進(jìn)行了論述與分析,探討了其對比傳統(tǒng)變電站的優(yōu)勢,并分析了各種形式保護(hù)系統(tǒng)的不足之處,提出了相對合理的優(yōu)化建議。要求相關(guān)技術(shù)人員能夠根據(jù)變電站的切實(shí)需求,搭建與完善相應(yīng)的變壓器保護(hù)系統(tǒng),使其充分保障變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。
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