智能變電站繼電保護(hù)的穩(wěn)定性分析

謝曉清

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司鎮(zhèn)江供電分公司 江蘇鎮(zhèn)江 212000

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。智能化變電站運(yùn)行過(guò)程中，繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行高效率、穩(wěn)定性與可靠性是其運(yùn)行的保證。因此，對(duì)智能變電站繼電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)研究具有十分重要的意義，也是智能變電站持續(xù)發(fā)展與進(jìn)步的保證。

1 智能變電站繼電保護(hù)的現(xiàn)存問(wèn)題

1.1 外界因素影響

由于電力系統(tǒng)中智能變電站所占據(jù)的范圍漸漸擴(kuò)大，客觀(guān)上要求相關(guān)技術(shù)人員秉持實(shí)事求是的工作原則，以保證智能變電站作用正常發(fā)揮為前提條件，靈活運(yùn)用光纖通信技術(shù)，提高變電站作業(yè)效率。光纖通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用于智能變電站，但是受光纖通信技術(shù)應(yīng)用范圍持續(xù)擴(kuò)大的影響，可能造成變電站繼電保護(hù)裝置遭受不同程度的破壞，難以保證其運(yùn)行有序性。結(jié)合智能變電站生產(chǎn)設(shè)備可發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)設(shè)備所處自然環(huán)境存在缺陷是造成智能變電站機(jī)電保護(hù)安全性不足問(wèn)題的主要原因，尤其是現(xiàn)有的電力生產(chǎn)設(shè)備均需要使用光纖完成連接，一旦光纖受損則直接影響電力生產(chǎn)效率[1]。

1.2 數(shù)據(jù)傳輸影響

一般說(shuō)來(lái)，智能變電站的日常工作均無(wú)法脫離交換機(jī)的支持，智能變電站對(duì)交換機(jī)的依賴(lài)性相對(duì)較強(qiáng)。智能變電站組網(wǎng)中數(shù)據(jù)信息傳輸流量相對(duì)較小，而如何充分發(fā)揮智能變電站的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化技術(shù)手段，得到越來(lái)越多從業(yè)人員的關(guān)注及重視。即便具體作業(yè)期間合理應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)能擴(kuò)大數(shù)據(jù)信息的傳輸流量，但是此類(lèi)技術(shù)屬于強(qiáng)制性增加數(shù)據(jù)信息傳輸流量的方法，存在影響數(shù)據(jù)信息處理能力的可能性。同時(shí)，現(xiàn)階段我國(guó)智能變電站發(fā)展速度相對(duì)迅猛，盡管工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)穩(wěn)定性較強(qiáng)，但其穩(wěn)定性仍有待提升，一旦具體工作期間深受各方面因素的影響則極易出現(xiàn)無(wú)法滿(mǎn)足變電站實(shí)際工作需求的問(wèn)題。

1.3 檢修安全隱患

與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站的二次設(shè)備使用、網(wǎng)絡(luò)通信及組織結(jié)構(gòu)均存在著明顯的差異，特別是制定具體檢修方案期間，較多突出問(wèn)題亟待解決。同時(shí)，檢修智能變電站機(jī)電保護(hù)裝置時(shí)，其智能性特點(diǎn)仍突出于檢修工作之中。為了大幅度提升智能變電站遠(yuǎn)程控制能力，相關(guān)技術(shù)人員必須合理配置軟壓板，以達(dá)到提升保護(hù)裝置總體性能的目標(biāo)。但是應(yīng)用軟壓板期間，可能造成不同程度的安全隱患，嚴(yán)重削弱遙控操作的準(zhǔn)確性，對(duì)可視化效果產(chǎn)生極其不利的影響。此外，軟壓板數(shù)量大幅度增加后，極大程度上提升定期檢修的工作量及工作難度。

2 智能變電站繼電保護(hù)的穩(wěn)定性提升策略

2.1 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[2]。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。

2.2 異常運(yùn)行維護(hù)

2.2.1 合并單元故障

分析變電站故障后發(fā)現(xiàn)，合并單元故障的發(fā)生頻率最高，因此維修人員應(yīng)重視對(duì)此故障潛在隱患的檢查和維修，并將其故障原因進(jìn)行深入分析。如發(fā)生單臺(tái)機(jī)組配置故障，應(yīng)及時(shí)報(bào)告給機(jī)組開(kāi)關(guān)，同時(shí)使其停止運(yùn)行；若出現(xiàn)雙臺(tái)機(jī)組配置間隔故障，則應(yīng)先確定是否有合并機(jī)組故障發(fā)生。若出現(xiàn)故障，應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)間隔和故障部件的保護(hù)出口壓板進(jìn)行退出處理，并同時(shí)退出母線(xiàn)保護(hù)設(shè)備，確保故障能安全排除。

2.2.2 智能終端故障

智能變電所采用的智能終端為鑲嵌式終端，具備功耗低、集成度高等特點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)設(shè)備跳合閘部分。當(dāng)智能終端出現(xiàn)故障時(shí)，變電站運(yùn)行的所有設(shè)備都可能受到影響。維修人員要高度重視這個(gè)故障，把終端出口退到相應(yīng)的位置，防止終端因故障原因不能跳閘。此時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確分析終端故障的原因，并及時(shí)進(jìn)行處理，以保證系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量[3]。

2.2.3 交換機(jī)故障

在交換機(jī)發(fā)生故障時(shí)，維護(hù)人員應(yīng)根據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)圖和GOOSE網(wǎng)絡(luò)圖對(duì)交換機(jī)故障影響程度進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而準(zhǔn)確判斷故障類(lèi)型。若過(guò)程層中的“GOOSE網(wǎng)”間歇交換機(jī)發(fā)生故障，則可能影響“GOOSE鏈路”的構(gòu)成情況，此時(shí)便可認(rèn)定為已失去了交換機(jī)連接保護(hù)裝置。

2.2.4 公用信號(hào)導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障

公用信號(hào)在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中若發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障，將嚴(yán)重影響變壓器保護(hù)與母線(xiàn)保護(hù)等設(shè)備的正常工作，不利于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。所以維修人員需要經(jīng)常查看公用信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，觀(guān)察和記錄網(wǎng)絡(luò)位置和結(jié)構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)確定故障范圍的數(shù)值，并請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人員對(duì)故障進(jìn)行處理，從而對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行維修。

2.3 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[4]。

2.4 制定檢修方案

從具體工作效果角度來(lái)看，智能變電站經(jīng)長(zhǎng)期發(fā)展其總體技術(shù)水平呈明顯上升趨勢(shì)，尤其是經(jīng)變電站信息交互情況分析后能明確得出其技術(shù)進(jìn)步結(jié)果。為了保證智能變電站檢修工作有序開(kāi)展，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)秉持實(shí)事求是的工作原則，盡量于檢修前期結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，制定科學(xué)合理的檢修方案，并且詳細(xì)探究及分析日常檢修期間是否需要停電處理，特別是變電站設(shè)備檢修期間是否需要進(jìn)行停電處理，以形成科學(xué)合理的問(wèn)題處理方案。同時(shí)，綜合考慮變電站的具體運(yùn)行情況，選擇適宜的檢修方法，尤其是停電后及時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，而對(duì)于不需要停電處理的設(shè)備則健全其繼電保護(hù)檢修流程，靈活運(yùn)用各種技術(shù)手段，大力實(shí)施合并單元檢修作業(yè)。

2.5 分布式信息流配置

由于智能變電站是通過(guò)光纖對(duì)各種繼電保護(hù)設(shè)施進(jìn)行連接，在智能變電站的各種類(lèi)型故障中，網(wǎng)絡(luò)故障是比較嚴(yán)重的，而且解決起來(lái)比較困難。一方面是由于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中情況比較復(fù)雜，路線(xiàn)比較多樣。而且由于光纖比較容易受到環(huán)境因素的影響，使得信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中很有可能受到干擾。為了解決這一問(wèn)題，使用分布式信息流網(wǎng)絡(luò)就是一種很好的方法[5]。不過(guò)需要注意的是，在使用分布式信息流網(wǎng)絡(luò)之前，變電站的信息一定要和通信標(biāo)準(zhǔn)一致，這樣信息也才能夠進(jìn)行更為準(zhǔn)確的接收和傳輸。而這一要求在傳統(tǒng)的變電站中幾乎是難以滿(mǎn)足的。分布式信息流網(wǎng)絡(luò)是一種將所獲得的電流和電壓信號(hào)通過(guò)特定的形式進(jìn)行傳輸，并直接傳輸進(jìn)sv網(wǎng)絡(luò)的一種形式。使用這種技術(shù)還要確保智能終端和智能變電站中的一次、二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)良好連接，而且要確保同時(shí)連接，這樣才能共同組成GOOSE網(wǎng)絡(luò)，并在對(duì)應(yīng)智能終端的操控下，實(shí)現(xiàn)跳閘和合閘等一系列操作。需要注意的是，技術(shù)人員需要按照特定的規(guī)范在母線(xiàn)和線(xiàn)路上安裝電子式電壓互感器，這樣能夠在檢測(cè)信號(hào)進(jìn)入合并單元之后，將數(shù)據(jù)按照特定的方式傳輸給sv網(wǎng)絡(luò)。

2.6 優(yōu)化系統(tǒng)配置技術(shù)

在該項(xiàng)技術(shù)使用的過(guò)程中，還需要企業(yè)和工作人員進(jìn)一步利用好變電站配置描述語(yǔ)言，以此來(lái)建立分層信息模型，并同時(shí)對(duì)模型的組成部分進(jìn)行描述，從而促進(jìn)配置信息的交換和互通。SCD文件描述信息的掌握，主要包括了以下幾個(gè)方面。即虛導(dǎo)線(xiàn)信息、自動(dòng)裝置對(duì)應(yīng)關(guān)系以及主接線(xiàn)信息等。通過(guò)對(duì)智能二次回路的連接，以及對(duì)單元信息和保護(hù)裝置信息交互處理的合并，也能夠進(jìn)一步確定流量信號(hào)的位置。此外，在開(kāi)入開(kāi)出量虛擬二次回路的具體連接過(guò)程中，也能夠有效實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置信息和智能終端信息的交互[6]。屆時(shí)，就需要對(duì)雙向通信機(jī)制進(jìn)行全方位地啟動(dòng)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部信息和外部信息的順利轉(zhuǎn)接。同時(shí)，通過(guò)高效的SCD文件管理，也能夠進(jìn)一步提高文件的有效性，并同步實(shí)現(xiàn)管理措施的完善和與時(shí)俱進(jìn)，使其成為SCD文件的強(qiáng)大保障。那么從具體的措施來(lái)看，首先是在智能變電站進(jìn)行擴(kuò)建的過(guò)程中，必然會(huì)間接性地改編SCD文件，以及虛回路，這就需要保證全部的擴(kuò)建行為得到有效的監(jiān)控。其次則是需要針對(duì)通信配置做好進(jìn)一步地調(diào)整工作，以此來(lái)保證配置信息的完整性，防止期間出現(xiàn)配置信息丟失的問(wèn)題。最后，則是要智能變電站虛回路管理工作的順利展開(kāi)，并同時(shí)保障二次回路工作狀態(tài)的全面有效監(jiān)控，以及對(duì)配置文件信息實(shí)施全方位地追溯和配置文件更改行為的阻止。

2.7 加強(qiáng)對(duì)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

從過(guò)往的工作展開(kāi)來(lái)看，由于過(guò)于依賴(lài)人工操作，那么在人工操作的過(guò)程中，便很容易導(dǎo)致一些失誤操作。屆時(shí)，結(jié)合我國(guó)近些年來(lái)數(shù)字化技術(shù)的高速發(fā)展，以及信息技術(shù)的高速發(fā)展，企業(yè)就可以加強(qiáng)對(duì)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，以此來(lái)在最大程度上避免智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的故障發(fā)生。同時(shí)，通過(guò)對(duì)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，也能夠進(jìn)一步提高互感器的傳輸性能，有效降低故障問(wèn)題的發(fā)生概率，使智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，不需要在對(duì)二次回路短路、二次回路接地等一系列常見(jiàn)故障問(wèn)題進(jìn)行考慮。最后，則是通過(guò)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，還能夠進(jìn)一步提高供電質(zhì)量信息傳輸?shù)木珳?zhǔn)度，以及實(shí)時(shí)性，使智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的性能得到全方位地提高[7]。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著電力技術(shù)水平的提升，大量的智能變電站投入到了電網(wǎng)當(dāng)中，增加了電網(wǎng)管理的復(fù)雜性，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)有了更高要求。所以，必須加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的研究工作，加強(qiáng)在技術(shù)層面的創(chuàng)新，采取科學(xué)的管理制度，發(fā)揮繼電保護(hù)系統(tǒng)的作用。