智能變電站繼電保護(hù)缺陷的分析研究

高偉嬌

摘 要：為了避免和改良智能變電站繼電保護(hù)存在的缺陷，本文深入分析了智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)特點(diǎn)，指出現(xiàn)階段智能變電站繼電保護(hù)存在的問(wèn)題，并提出了提升智能電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)水平的措施。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；缺陷；分析研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠有效保障電力設(shè)備的安全運(yùn)行，同時(shí)也是避免電力系統(tǒng)大面積長(zhǎng)時(shí)間停電的一個(gè)重要手段，可以看出繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行起到保障作用。智能變電站的出現(xiàn)，對(duì)繼電保護(hù)裝置的維護(hù)和檢修等工作提出了新的要求。由于智能變電展的維護(hù)和檢修工作還處于探索階段，在智能變電站的運(yùn)行過(guò)程中還存在很多問(wèn)題，因此對(duì)智能站繼電保護(hù)存在缺陷進(jìn)行探索研究極有必要，也具有很強(qiáng)的實(shí)踐意義。

一、智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)特點(diǎn)

1.繼電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方式

智能變電站是一種為數(shù)字化對(duì)象服務(wù)的設(shè)備，其中主要以一、二次設(shè)備居多，通過(guò)使用高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以實(shí)現(xiàn)站內(nèi)外信息的共享與遠(yuǎn)程操作性；智能變電站的信息數(shù)據(jù)傳輸依靠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站的測(cè)量監(jiān)視、保護(hù)控制、信息管理。站控層、過(guò)程層和間隔層是構(gòu)成智能變電站的3個(gè)層次，其各個(gè)智能裝置之間通過(guò)光纖進(jìn)行連接，取代了以往的電纜連接方式。在增加經(jīng)濟(jì)性與可靠性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了二次回路狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，方便及時(shí)并發(fā)現(xiàn)和排除二次回路上出現(xiàn)的相關(guān)缺陷，如圖1所示。

光纖通信對(duì)于智能變電站的運(yùn)行至關(guān)重要。智能變電站在常規(guī)站傳統(tǒng)3層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上將過(guò)程層和站控層這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)光纖，以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)聯(lián)通，并通過(guò)交換機(jī)對(duì)整組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、共享。智能變電站的報(bào)文主要采用發(fā)布者與訂閱者之間組成的傳輸方式和以客戶(hù)端和服務(wù)器之間架構(gòu)的通信方式進(jìn)行傳輸，最常見(jiàn)的是GOOSE報(bào)文、SV報(bào)文和MMS報(bào)文。其中，SV報(bào)文主要用于傳輸模擬量；GOOSE報(bào)文主要用于傳輸間隔閉鎖和跳閘信號(hào)、開(kāi)關(guān)位置信號(hào)、一次設(shè)備狀態(tài)信號(hào)等；MMS報(bào)文則主要用于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

2.GOOSE報(bào)文傳輸機(jī)制

GOOSE報(bào)文通信技術(shù)是智能變電站中常用的一種快速通信報(bào)文，通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)，能夠完成對(duì)通信環(huán)節(jié)所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行檢測(cè)、保護(hù)，并對(duì)重要信息進(jìn)行加密處理，最終實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息快速傳遞。這種報(bào)文傳輸機(jī)制采用的是數(shù)據(jù)幀的形式，每個(gè)數(shù)據(jù)幀都包含了允許生存的時(shí)間、應(yīng)用標(biāo)志、GOOSE時(shí)標(biāo)以及品質(zhì)、序列號(hào)、狀態(tài)號(hào)等信息。通過(guò)利用重傳機(jī)制以保障報(bào)文的安全傳輸。穩(wěn)態(tài)時(shí)，該報(bào)文傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔為5s；若有突發(fā)狀況，報(bào)文啟動(dòng)兩次快速重傳，時(shí)間間隔縮短為2ms，之后再以4ms和6ms的間隔傳輸兩次，最后恢復(fù)正常傳輸頻率。

二、智能變電站繼電保護(hù)存在缺陷

相較于常規(guī)變電站，智能變電站在繼電保護(hù)及通信形式等方面都有了不一樣的改變和創(chuàng)新。新設(shè)備和新技術(shù)的投入使智能變電站的繼電保護(hù)水平得到進(jìn)一步的提升，更有效地確保了智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，但也由此引發(fā)了一些新的問(wèn)題：

1.智能變電站繼電保護(hù)大部分采用光纖通信技術(shù)，而光纖線(xiàn)路傳輸?shù)男蕦?duì)站內(nèi)的保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)有很大的影響。由于智能變電站的過(guò)程層通常安裝于一次設(shè)備區(qū)，該設(shè)備區(qū)的運(yùn)行環(huán)境相比其他區(qū)域本身就更為惡劣，且設(shè)備與設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸需要通過(guò)光纖的多個(gè)環(huán)節(jié)，光纖的材質(zhì)相比其他設(shè)備而言又較為脆弱，若傳輸過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)導(dǎo)致通道損耗增加、功率降低。

2.電流、電壓的采樣環(huán)節(jié)是通過(guò)智能變電站進(jìn)行合并單元而完成的，不同的合并單元采樣，決定了差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)裝置的運(yùn)行成敗，合并單元失去同步或者同步誤差不滿(mǎn)足要求，會(huì)造成繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作?，F(xiàn)階段的同步環(huán)節(jié)主要采用GPS秒脈沖進(jìn)行同步，所以同步的效果在很大程度上影響了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

3.智能變電站基于IEC61850實(shí)現(xiàn)采樣值傳輸，不可避免地要使用交換機(jī)組成過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，交換機(jī)成為不亞于保護(hù)裝置的重要元件，其傳輸質(zhì)量大大影響了報(bào)文的傳輸質(zhì)量?，F(xiàn)階段的智能變電站主要還是以以太網(wǎng)的交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，這種交換機(jī)的穩(wěn)定性較差，以星型連接方式的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)冗余性較差，對(duì)于交換機(jī)的維護(hù)不夠完善。交換機(jī)的可靠性、穩(wěn)定性將成為全站繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全瓶頸。

4.智能變電站遵循 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)并主要依賴(lài)于變電站的SCD配置描述文件，也是實(shí)現(xiàn)智能變電站系統(tǒng)繼電保護(hù)功能的基礎(chǔ)，SCD配置文件是否正確、有無(wú)變動(dòng)直接影響了繼電保護(hù)功能的正確性。智能變電站的繼電保護(hù)裝置經(jīng)過(guò)改造、維護(hù)后，將會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部配置文件出現(xiàn)一些改變，而這些改變很不容易被站內(nèi)人員察覺(jué)，因此站內(nèi)工作人員要增強(qiáng)文件安全管控意識(shí)，對(duì)裝置系統(tǒng)的調(diào)試、投入以及改造等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行把控，以確保智能變電站的繼電保護(hù)裝置文件的正確性。

5.檢修機(jī)制以及設(shè)備操作方式的改變對(duì)于智能變電站繼電保護(hù)裝置也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。智能站的保護(hù)裝置主要采用軟壓板進(jìn)行功能投退，優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。但是相比傳統(tǒng)的硬壓板來(lái)說(shuō)可視性、可靠性都有所降低，在一定程度上會(huì)降低操作的準(zhǔn)確率，從而加大了二次安措執(zhí)行的難度。

三、提升智能變電站繼電保護(hù)水平的措施分析

1. 加快信息平臺(tái)的建設(shè)

繼電保護(hù)的信息處理平臺(tái)主要是為智能變電站的運(yùn)行提供充分的數(shù)據(jù)支持，以保證智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在智能電網(wǎng)中，整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的更新頻率較快，所以需要更強(qiáng)大的信息支持。但就當(dāng)前的繼電保護(hù)信息平臺(tái)的建設(shè)情況來(lái)看，繼電保護(hù)信息平臺(tái)的搭建還不成熟，運(yùn)行也不能達(dá)到完整的狀態(tài)，所以應(yīng)當(dāng)加快信息平臺(tái)的建設(shè)，及時(shí)對(duì)繼電保護(hù)的相關(guān)信息進(jìn)行更新和完善，為智能變電站繼電保護(hù)的平穩(wěn)快速發(fā)展提供完善的信息支持，從而為智能電網(wǎng)的健康運(yùn)行提供必要的環(huán)境保障。

2.加強(qiáng)信息傳輸渠道建設(shè)

隨著智能電網(wǎng)的覆蓋范圍逐漸擴(kuò)大，繼電保護(hù)信息傳輸渠道的傳輸壓力也不斷增大，因此應(yīng)當(dāng)不斷提升繼電保護(hù)的信息傳輸能力，通過(guò)傳輸能力的提升實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的分層、分級(jí)保護(hù)。該措施的施行能夠提升繼電保護(hù)的質(zhì)量，為信息的傳輸提供高效平穩(wěn)的保護(hù)環(huán)境。加強(qiáng)信息傳輸能力還有利于實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)信息的共享和聯(lián)通，進(jìn)而更好地為智能電網(wǎng)的運(yùn)行提供服務(wù)。

結(jié)語(yǔ)

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)存在的不足是在智能變電站應(yīng)用發(fā)展中不可避免的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)各方面進(jìn)行改變，加入光纖通信技術(shù)，使智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)得到又一次革新。智能變電站的繼電保護(hù)技術(shù)可以有效地保障變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。但由于智能變電站投入使用的時(shí)間較短，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，技術(shù)也不夠成熟，因此智能變電站的繼電保護(hù)還存在很多問(wèn)題和矛盾需要人們?nèi)ヌ剿?，以逐步完善智能變電站的繼電保護(hù)技術(shù)，確保智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]莫峻.基于智能過(guò)程總線(xiàn)技術(shù)的繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究[D].廣西大學(xué)，2014.endprint