智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

張向春

摘要：伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)體系的建設(shè)也在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下取得了長(zhǎng)足發(fā)展。目前，智能變電站以其低成本、安全與高效的特點(diǎn)，在我國(guó)電力工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用和推廣。基于此，以下對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行了探討，以供參考。

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

引言

智能電網(wǎng)這一概念的提出，使得大量變電站朝著智能化的方向轉(zhuǎn)變，這在一定程度上提升了變電站的運(yùn)行效率。由于智能變電站內(nèi)的一次設(shè)備較多，加之值守人員較少，所以需要采用有效的繼電保護(hù)裝置，確保一次設(shè)備的運(yùn)行可靠性。為使繼電保護(hù)在智能變電站中的作用得以充分發(fā)揮，必須做好繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)維工作。

1變電站與繼電保護(hù)技術(shù)

繼電保護(hù)作為安全電網(wǎng)的第一道防線(xiàn)應(yīng)迅速檢測(cè)到阻隔點(diǎn)，并對(duì)所有的故障點(diǎn)都能迅速隔離開(kāi)。建造必須有四個(gè)特征：可靠性、速度性、靈敏性和有選擇性。繼電保護(hù)經(jīng)歷了整流型、晶體管型、集成電路、保護(hù)微計(jì)算機(jī)等等一系列的技術(shù)，但“四性”是電網(wǎng)的基本需求。在不同的開(kāi)發(fā)階段，繼電保護(hù)技術(shù)的四個(gè)特性也在不斷改善。根據(jù)電網(wǎng)的異常情況，繼電保護(hù)需要快速、精確并可靠地解決故障，計(jì)算電力系統(tǒng)的過(guò)渡問(wèn)題信息，使用基波來(lái)解決問(wèn)題，不同故障的時(shí)間范圍不同，算法也不同。繼電保護(hù)系統(tǒng)主要可以分為;模擬數(shù)據(jù)收集、A/D轉(zhuǎn)換、邏輯操作、輸入/輸出環(huán)節(jié)。模擬數(shù)據(jù)收集來(lái)自互感器，輸出到開(kāi)關(guān)直至跳閘。通過(guò)微計(jì)算機(jī)的保護(hù)，保護(hù)裝置有效地解決了設(shè)備簡(jiǎn)化與邏輯電路的問(wèn)題，并擁有執(zhí)行功能。主設(shè)備和二級(jí)設(shè)備之間的交流信息主要由二次電纜進(jìn)行。因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置必須是在出現(xiàn)故障的地方絕緣故障，簡(jiǎn)化保護(hù)繼電保護(hù)系統(tǒng)連接將提高繼電保護(hù)的穩(wěn)定性與可靠性。

2智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

合并單元通過(guò)接收帶時(shí)間戳的電子變壓器發(fā)送的采樣信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程層的采樣和傳輸，并將數(shù)據(jù)傳輸至繼電保護(hù)裝置。從常規(guī)的電磁變壓器結(jié)構(gòu)來(lái)看，電子變壓器的優(yōu)勢(shì)很明顯，包括無(wú)磁飽和、測(cè)量精確度高、經(jīng)濟(jì)性高、體積小巧、數(shù)字化程度高、安全可靠性高等。根據(jù)傳感器頭的電源不同，電子變壓器可以分為主動(dòng)型和被動(dòng)型。合并單元后的電子變壓器發(fā)送的采樣數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程層數(shù)字信息采集和傳輸，同時(shí)把信息傳輸?shù)嚼^電保護(hù)系統(tǒng)中，通過(guò)交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層與數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)交換。近年來(lái)，交換技術(shù)在不斷地進(jìn)步更新，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)也日益發(fā)展，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)智能單元的通信效率也不斷地取得進(jìn)步。若將電路中的邏輯開(kāi)關(guān)進(jìn)行適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，智能化電網(wǎng)的可靠性也就會(huì)相應(yīng)增加，這種智能化設(shè)備不僅可以對(duì)繼電器進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)，也可以通過(guò)對(duì)設(shè)備參數(shù)的信息進(jìn)行采集而對(duì)其運(yùn)行情況進(jìn)行反饋。熔斷器的實(shí)時(shí)情況也可以反饋出設(shè)備的故障信息，而智能終端不僅能接受控制斷路器的分閘命令，也可以將斷路器的實(shí)時(shí)動(dòng)作進(jìn)行反饋。

3智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析

3.1優(yōu)化組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

在智能變電站中，通過(guò)對(duì)過(guò)程層交換機(jī)進(jìn)行靜態(tài)組播、VLAN等技術(shù)進(jìn)行流量控制，可以提高網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率，減少交換機(jī)負(fù)載及網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)，確保信息交換的時(shí)效性和有效性。以母差保護(hù)為例，母差保護(hù)和各間隔智能終端設(shè)備的信息交換量較大，對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的母線(xiàn)制定保護(hù)方案時(shí)，必須有效使用母差保護(hù)裝置收集智能終端的數(shù)據(jù)信息，為實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)目標(biāo)構(gòu)建良好基礎(chǔ)。但是實(shí)際工作中，技術(shù)并不能完美解決保護(hù)需求，使用該技術(shù)會(huì)導(dǎo)致母差保護(hù)裝置的實(shí)際容量降低，影響智能網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。為此，應(yīng)合理使用VLAN或靜態(tài)組播技術(shù)，降低網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴發(fā)生的可能，確保保護(hù)信息交換的時(shí)效性和有效性，提升保護(hù)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

3.2模型建立

模型建立在智能變電站通用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上。交流一次信息的采集通過(guò)常規(guī)互感器配合合并單元的方式;一次設(shè)備的智能化控制采取常規(guī)斷路器結(jié)合智能終端的方式;采用雙母線(xiàn)結(jié)構(gòu)，包括2回變壓器支路和4回出線(xiàn);網(wǎng)絡(luò)和過(guò)程層之間采用星型網(wǎng)組模式，并且對(duì)其冗余量進(jìn)行配置，同時(shí)考慮共網(wǎng)傳輸問(wèn)題;交換機(jī)采用間隔配置模式，由于該模式需要將多個(gè)單元接入母線(xiàn)，因此增設(shè)了中心交換機(jī)。由于繼電保護(hù)直采模式相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了保護(hù)裝置不依賴(lài)外部對(duì)時(shí)系統(tǒng)，因此不用考慮同步鐘源的影響，采用IEEE1588全站集中對(duì)時(shí)方式。

3.3強(qiáng)化線(xiàn)路保護(hù)配置

在智能變電站的運(yùn)行過(guò)程中，線(xiàn)路保護(hù)裝置發(fā)揮著巨大的作用，其既能合理地控制和保護(hù)供電系統(tǒng)中的各種電壓系統(tǒng)，又能在裝置的運(yùn)行中發(fā)揮監(jiān)控、測(cè)量、保護(hù)和調(diào)節(jié)的作用。智能化變電系統(tǒng)主要采用縱聯(lián)差動(dòng)方式對(duì)線(xiàn)路保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)，其保護(hù)方式主要有后備式和集中式兩種。智能變電站設(shè)備在實(shí)際使用過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的方式對(duì)變電站供電系統(tǒng)線(xiàn)路保護(hù)配置異常進(jìn)行處理，以保證相關(guān)設(shè)備能夠正常工作，從而有效地提高智能變電站運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性能。

3.4完善自動(dòng)報(bào)警功能

變電站運(yùn)行過(guò)程中，如果系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)故障，就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，智能變電站的繼電保護(hù)裝置就能做出反應(yīng)，通過(guò)識(shí)別智能變電站中相關(guān)電力數(shù)據(jù)和整理信息以及保存之后，再識(shí)別故障發(fā)生位置;系統(tǒng)的分析模塊會(huì)利用系統(tǒng)故障前后的運(yùn)行數(shù)據(jù)，完成對(duì)故障的初步診斷工作，之后智能變電站內(nèi)部的繼電保護(hù)會(huì)跳閘以保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。報(bào)警裝置的運(yùn)行速度和自動(dòng)化水平有關(guān)，智能變電站建設(shè)中應(yīng)該完善自動(dòng)報(bào)警功能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。必須加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)診斷和自動(dòng)識(shí)別功能上的研發(fā)，提升對(duì)智能變電站故障問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)速度和診斷的準(zhǔn)確性，保護(hù)智能變電站的同時(shí)也保護(hù)電力系統(tǒng)，避免電力系統(tǒng)受到故障問(wèn)題的干擾，充分保證智能變電站運(yùn)行的穩(wěn)定。

3.5制定相關(guān)的管理制度

繼電器保護(hù)系統(tǒng)的正常工作，對(duì)智能變電站的正常運(yùn)行和保證系統(tǒng)的安全起著重要作用。為保證智能變電站中繼電保護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，制定相應(yīng)的運(yùn)行維護(hù)制度也顯得十分重要。電力企業(yè)在制定相關(guān)制度的過(guò)程中，需要將變電站智能化系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置中安全保護(hù)裝置、防雷裝置、接地裝置等構(gòu)成的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)維護(hù)操作的詳細(xì)內(nèi)容制度化，這樣可以保證智能變電站系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行和維修過(guò)程中有一個(gè)可靠的依據(jù)，避免由于人工作業(yè)的判斷失誤或某些方面的疏忽而導(dǎo)致維修過(guò)程中缺少程序?qū)е孪到y(tǒng)發(fā)生故障。此外，在實(shí)際工作中根據(jù)發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題和新情況不斷完善制度，使智能變電站繼電保護(hù)裝置更好地為供電設(shè)備的平穩(wěn)、安全運(yùn)行提供保障。

結(jié)束語(yǔ)

由于設(shè)備的可靠性和功能一體化程度的提高，仍然需要測(cè)試當(dāng)?shù)胤烙目煽啃约捌湓诶^電防御系統(tǒng)方面的有效性。智能化變電站技術(shù)所實(shí)施的計(jì)劃在工程實(shí)踐中不斷進(jìn)步，在智力實(shí)踐中不斷發(fā)展。在保護(hù)繼電器方面，從電子選擇變壓器到常規(guī)模式，再通過(guò)混合裝置選擇樣品，然后直接選擇本地智能接口設(shè)備，從一無(wú)所有到應(yīng)有盡有再到一無(wú)所有。因此，繼電保護(hù)系統(tǒng)正在向吸收強(qiáng)度、生態(tài)、敏捷性和可靠性的方向進(jìn)行全面發(fā)展。

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