智能變電站繼電保護(hù)問題探究

江蘇金智科技股份有限公司 李 俊

智能變電站保護(hù)和調(diào)節(jié)的集成進(jìn)一步有效實現(xiàn)了系統(tǒng)交互，改善了現(xiàn)階段變電站繼電保護(hù)的交互系統(tǒng)，并進(jìn)一步有效支持保護(hù)控制系統(tǒng)。雖然現(xiàn)階段智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性與電力系統(tǒng)運(yùn)行工作過程中的安全性及經(jīng)濟(jì)可行性密切相關(guān)，但目前智能變電站經(jīng)常發(fā)生相應(yīng)的故障問題。

數(shù)字信息技術(shù)在許多變電站網(wǎng)絡(luò)中變得更加清晰和智能。通過進(jìn)一步保證相應(yīng)的裝備智能化水平，可充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，集中相應(yīng)的管理設(shè)備方面的網(wǎng)絡(luò)分布情況。智能變電站配有智能網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)的輔助網(wǎng)絡(luò)，通過進(jìn)一步采用相對合理的工作控制方法，有效克服了以往變壓器的飽和問題。智能變電站還改變了以往光纜的使用順序，解決了以往電磁系統(tǒng)運(yùn)行中的兼容問題，如相關(guān)的永久交叉連接。

在智能變電站的進(jìn)一步應(yīng)用中，繼電設(shè)備的保護(hù)也有效改善了傳統(tǒng)變電站的相關(guān)環(huán)境，進(jìn)一步有效提高了電網(wǎng)運(yùn)行階段的穩(wěn)定性。智能變電站的配置可進(jìn)一步分為廠站的過程層、中間分區(qū)和控制層。遠(yuǎn)程分區(qū)和站控可實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，優(yōu)化變電站信息處理能力，在變電站應(yīng)用過程中過程層在維護(hù)變電站穩(wěn)定性方面起著重要作用。

1 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)面臨的問題分析

1.1 繼電保護(hù)在智能變電站中的作用

隨著智能變電站的進(jìn)一步持續(xù)發(fā)展，供電質(zhì)量將會對日常工作和生活造成直接影響。但在運(yùn)行階段，如裝配本身發(fā)生故障，整個智能變電站系統(tǒng)會進(jìn)一步出現(xiàn)相應(yīng)的故障，影響正常用能。因此智能變電站中損壞的節(jié)點須直接隔離，為防止變電站電源進(jìn)一步受損，限制其在控制區(qū)內(nèi)造成的相關(guān)影響。在電力系統(tǒng)進(jìn)一步持續(xù)運(yùn)行過程中，當(dāng)智能變電站系統(tǒng)遇到使用問題時，繼電電流保護(hù)功能會進(jìn)一步自動發(fā)出相應(yīng)的報警信號，檢查變電站系統(tǒng)內(nèi)特定范圍的錯誤因素，以進(jìn)一步有效確保該系統(tǒng)的控制和處理工作。當(dāng)智能變電站在使用過程中出現(xiàn)故障時，可有效利用繼電保護(hù)裝置在最短時間內(nèi)快速隔離電氣系統(tǒng)內(nèi)的故障因素，從而不會擴(kuò)大故障的后果，必須確保穩(wěn)定性和安全性。

1.2 電子變壓器

在實際繼電保護(hù)系統(tǒng)中，電子變壓器可滿足變壓器運(yùn)行、總線和通信總線等一系列有效的保護(hù)措施，從而確保繼電保護(hù)的可靠性。但在使用電子變壓器時須考慮以下問題：

使用電子變壓器會增加系統(tǒng)的負(fù)荷，增加了元件數(shù)量，降低了系統(tǒng)的可靠性，元件間同步采樣的延遲和故障影響繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行。因此有必要考慮合理使用電磁變壓器，以避免過載；變電站技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用使電磁環(huán)境進(jìn)一步復(fù)雜化，干擾了電子變壓器特別是集電器的正常運(yùn)行，不可避免地受到電磁干擾的影響。當(dāng)開關(guān)打開和關(guān)閉動作與開關(guān)斷開或發(fā)生短路故障時，繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作受到影響。因此還要注意控制電磁環(huán)境，避免干擾，正常運(yùn)行。

當(dāng)電網(wǎng)受到干擾、電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，電流互感器處于暫態(tài)狀態(tài)，會影響電子式互感器的測量精度，造成故障。如，當(dāng)變壓器真空切換和切換伴隨感應(yīng)電流時，周邊電氣設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)的故障影響了智能變電站的正常運(yùn)行。在實際運(yùn)行模式下變壓器的過渡過程并不存在，是獨立相互作用的，影響繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行已成為需分析解決的問題。

作為電子變壓器的基本元件，將模擬信號進(jìn)一步從模擬信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號。根據(jù)采樣時間的差異和具體的取樣量，可采用插值算法進(jìn)行詳細(xì)的采樣工作。但考慮到算法本身的缺陷，影響了算法的一致性和難度，導(dǎo)致了誤差的產(chǎn)生。同時考慮到熔煉設(shè)備自身方面的影響，如電源損壞或進(jìn)一步發(fā)生外部電磁干擾，會直接影響熔煉設(shè)備，甚至重新裝入。因此在工藝過程中，對母線裝置精度的影響不容忽視，確實認(rèn)識到集電極安全可靠對繼電保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要性。

1.3 異常數(shù)據(jù)

目前智能變電站可滿足現(xiàn)階段設(shè)備系統(tǒng)信息共享方面的相應(yīng)要求。與智能變電站信息建設(shè)相關(guān)的電流互感器組中的異常數(shù)據(jù)可用“起點”表示，確定定性數(shù)據(jù)是正常的，可使用集成元素來完成信號處理。有些信號無法恢復(fù)，通常振幅太高而導(dǎo)致故障，因故障信號是需保護(hù)的系統(tǒng)診斷。通過對這一問題的分析，可在以下基礎(chǔ)上確定與振幅相當(dāng)?shù)臉颖局导爱惓?shù)據(jù)波動形式，特別是數(shù)字變電站。這種檢測方法能有效地檢測異常數(shù)據(jù)，最后可以提供可靠性。

1.4 現(xiàn)場出現(xiàn)漏洞

按照傳統(tǒng)方式，變電站繼電保護(hù)裝置放置在小房間內(nèi)，變壓器直接放置在現(xiàn)場。隨著智能變電站工作經(jīng)驗的積累，電子變壓器在其長期運(yùn)行過程中的信息選擇可能會導(dǎo)致長期防御體系的意外失誤，針對這一問題提出了相應(yīng)的現(xiàn)場保護(hù)概念。目前，考慮到智能變電站的現(xiàn)場保護(hù)，按照接近原則安裝繼電保護(hù)裝置，以及在目標(biāo)設(shè)備的應(yīng)用中安裝相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時繼電保護(hù)應(yīng)縮短響應(yīng)時間，所有智能變電站在安裝新的集成電路線路時都能有效防止損壞，通常須保留變壓器的保護(hù)措施和相應(yīng)的同步處理，可根據(jù)現(xiàn)場目標(biāo)設(shè)備的具體情況進(jìn)行配置和分析。此外，新的既有繼電保護(hù)裝置主要采用數(shù)字方式完成數(shù)據(jù)采集和處理，便于后續(xù)計算和處理，同時保持?jǐn)?shù)據(jù)收集的質(zhì)量。

2 提高智能變電站繼電保護(hù)可靠性的策略

2.1 智能變壓器運(yùn)行時加強(qiáng)繼電保護(hù)

變電站智能繼電器的保護(hù)工作相對來說非常重要。在持續(xù)運(yùn)行階段，可隨時采取相對有效的措施來持續(xù)完善繼電通信保護(hù)工作，從而進(jìn)一步有效提高智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。在確保智能變電站保持安全穩(wěn)定運(yùn)行階段，電子設(shè)備（運(yùn)輸線路、總線等）必須同時進(jìn)一步持續(xù)按照相應(yīng)的安全維護(hù)計劃進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)工作。

智能電網(wǎng)運(yùn)行過程中可能會進(jìn)一步出現(xiàn)相應(yīng)的風(fēng)險因素，需要積極維護(hù)智能變電站運(yùn)行系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性。高度掌握繼電保護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)功能，合理有效地簡化配置和安裝，是采取智能變電站保護(hù)措施的必備技能。換言之，如果設(shè)置了基本的保護(hù)參數(shù)，并對智能變電站的運(yùn)行進(jìn)行了一些修改，保護(hù)設(shè)置將包含一些小的波動數(shù)據(jù)，可保證變電站的穩(wěn)定安全運(yùn)行。但須注意的是，在運(yùn)行過程中，由于變電站智能繼電器的保護(hù)，斷路器的設(shè)計應(yīng)與硬件設(shè)備分開，并對繼電設(shè)備采取額外的保護(hù)措施。

2.2 加強(qiáng)間隔層繼電保護(hù)

變電站智能繼電保護(hù)可以配置為雙設(shè)備，集中放置備用保護(hù)，確保智能變電站連接的可靠運(yùn)行，提高安全性，管理運(yùn)行不能忽視均質(zhì)線路的維護(hù)。結(jié)合實際運(yùn)行和環(huán)境制定科學(xué)合理的斷電方案，保證智能變電站系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證電壓繼電器的充分保護(hù)。根據(jù)實際情況，充分利用信息技術(shù)適應(yīng)總電壓，可以進(jìn)一步提高智能變電站繼電保護(hù)的安全性[1]。

2.3 實施電壓超時延時保護(hù)

智能變電站在進(jìn)一步正常運(yùn)行環(huán)節(jié)，容易受到一定的電流以及電壓等外部因素的相關(guān)影響，造成外部斷路和過載電流等現(xiàn)象。面對以上問題，過載電流和恒流之間是沒有明顯區(qū)別的。然而，如果現(xiàn)階段智能變電站運(yùn)行過程中存在相應(yīng)的外部故障，則可能造成影響啟動程序等問題。因此，限制現(xiàn)階段運(yùn)行過程中電壓延遲時間的策略，相對來說是比較適用于當(dāng)前智能變電站的電壓線路等設(shè)備進(jìn)一步保護(hù)工作的，使系統(tǒng)能夠進(jìn)一步及時發(fā)出相對有效的報警指示，大大提高我國變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

2.4 執(zhí)行線路保護(hù)配置

線路保護(hù)在電力系統(tǒng)中進(jìn)一步起著比較重要的作用，可有效地控制以及保護(hù)具有不同控制、測量、通信控制等功能的設(shè)備的不同電壓級系統(tǒng)。實施智能變電站繼電保護(hù)電路配置時，發(fā)電廠和輸電系統(tǒng)可實現(xiàn)對輸電線路高效、完整的管理和保護(hù)，為進(jìn)一步有效保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要切實有效提高繼電保護(hù)裝置的可靠性。所以，有關(guān)人員應(yīng)留意常規(guī)電氣系統(tǒng)的保護(hù)電路的推行，透過垂直差動裝置有效地保護(hù)大部分系統(tǒng)連接。采用這兩種方法可及時處理智能變電站的保護(hù)線路配置，確保各種功能正常運(yùn)行，提高系統(tǒng)電源的可靠性。

2.5 繼電保護(hù)系統(tǒng)冗余擴(kuò)展

在建立繼電保護(hù)系統(tǒng)時，需要增加繼電保護(hù)系統(tǒng)的冗余度，確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性直接取決于在智能變電站同時運(yùn)行的冗余變電站系統(tǒng)的可靠性，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的施工和應(yīng)用技術(shù)，實現(xiàn)智能變電站的“自動化”。此外，智能變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由三種不同的網(wǎng)絡(luò)組成，為提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性創(chuàng)造了有利條件。但“無冗余”問題越來越嚴(yán)重，對繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生了不利影響。因此，保證系統(tǒng)的冗余擴(kuò)展是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要途徑。

首先，對于總線供電操作系統(tǒng)的配置，設(shè)計人員在設(shè)計電線時應(yīng)盡量減少線路數(shù)量、優(yōu)化系統(tǒng)冗余，以及切換設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；其次，在電路結(jié)構(gòu)上，設(shè)計人員必須改變通信方式，有效地連接到以太網(wǎng)交換機(jī)，建立協(xié)議，為操作系統(tǒng)提供可靠的繼電保護(hù)；最后，結(jié)構(gòu)在更廣泛的應(yīng)用中消除冗余，從而導(dǎo)致較低的延遲，因此，解決救援系統(tǒng)的最優(yōu)冗余是提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的重要措施。

2.6 繼電保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化

在實際操作模式下，安裝繼電保護(hù)系統(tǒng)以減少電氣系統(tǒng)的斷開，因此繼電保護(hù)機(jī)構(gòu)保護(hù)傳輸線，如果繼電保護(hù)是保證供電安全運(yùn)行的唯一保護(hù)措施，那么電壓裝置和供電系統(tǒng)可有效降低并提供智能變電站在一定時間內(nèi)難以運(yùn)行的風(fēng)險，為系統(tǒng)提供可靠和完整的保修。因此，有必要對繼電保護(hù)系統(tǒng)的安裝進(jìn)行優(yōu)化，以滿足不同條件下的繼電保護(hù)要求，提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

首先，要大量使用一次智能變電站設(shè)備，有必要設(shè)計和建造高效的繼電保護(hù)系統(tǒng)和系統(tǒng)設(shè)備，以確保各種輸電線路的獨立使用和根據(jù)實際需要選擇電源的能力。為保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，必須保證多線智能變電站的運(yùn)行，隨著繼電保護(hù)、終端設(shè)計和調(diào)試的發(fā)展，變電站智能數(shù)據(jù)采集和保護(hù)的準(zhǔn)確性也隨之提高。

其次，通過系統(tǒng)相應(yīng)的軟硬件實現(xiàn)了繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。優(yōu)化設(shè)計不僅提高了繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，這是優(yōu)化方法的重點，因此繼電保護(hù)系統(tǒng)的科學(xué)優(yōu)化是提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的重要依據(jù)，必須在實踐中得到充分實現(xiàn)。

2.7 建立有效的系統(tǒng)環(huán)形結(jié)構(gòu)

在繼電保護(hù)系統(tǒng)的進(jìn)一步持續(xù)建設(shè)過程中，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的有效優(yōu)化進(jìn)一步關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性，是現(xiàn)階段我國智能變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本保障。由于保護(hù)措施無效，可能發(fā)生緊急事故，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型不能提供有效的運(yùn)行保護(hù)，可靠性直接取決于電氣元件的運(yùn)行。換言之，環(huán)形結(jié)構(gòu)可優(yōu)化傳統(tǒng)配置，從而保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。通過提高性能指標(biāo)和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。事實上，可提高環(huán)形總線運(yùn)行的可靠性，從而減少對電氣元件的不利影響，提高穩(wěn)定性和可靠性[2]。

3 結(jié)語

繼電保護(hù)系統(tǒng)是消除影響電力系統(tǒng)故障的時間因素，保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要組成部分。在此基礎(chǔ)上，本文對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，以使智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮更穩(wěn)定的作用，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。繼電保護(hù)提高了變電站智能保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，保持了企業(yè)和人民生活的有效穩(wěn)定發(fā)展，開發(fā)了變電站繼電器智能保護(hù)的可靠性，不僅對電力系統(tǒng)的發(fā)展有積極影響，還有如何做出理性的決定，也對整個電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行有著積極的影響。

要進(jìn)一步提高智能變電站中繼電保護(hù)工作的可靠性，就必須把重點放在繼電保護(hù)上。根據(jù)現(xiàn)階段智能變電站保護(hù)工作的實際需要加強(qiáng)變壓器保護(hù)，引入延時限制。為了進(jìn)一步有效提高繼電保護(hù)工作的可靠性，確保智能變電站以及電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)電，必須重點關(guān)注實施保護(hù)方案工作。