智能變電站的繼電保護(hù)配置及發(fā)展前景

[摘 ?要]本文介紹了智能變電站的繼電保護(hù)配置機(jī)構(gòu)，闡述了智能變電站常見繼電保護(hù)配置，分析了智能變電站繼電保護(hù)運(yùn)行中存在的問題，探討了智能變電站繼電保護(hù)配置的發(fā)展前景。

[關(guān)鍵詞]智能變電站;繼電保護(hù)配置;機(jī)構(gòu);問題;發(fā)展前景

中圖分類號(hào)：TM76;TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-914X（2016）23-0394-01

智能化變電站不僅確保整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，而且有效提高供電企業(yè)的效率及供電質(zhì)量。隨著智能變電站的高速發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)繼電保護(hù)的安全穩(wěn)定性提出了更高的要求。因此，做好智能變電站繼電保護(hù)裝置的研究具有深刻的現(xiàn)實(shí)意義。

1、智能變電站的繼電保護(hù)配置機(jī)構(gòu)

智能變電站是將自動(dòng)化一次設(shè)備基礎(chǔ)上加上網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備，以IEC61850通信規(guī)范為前提，將原來保護(hù)裝置的交流量輸入插件更換為數(shù)據(jù)采集光纖接口，用以太網(wǎng)統(tǒng)一傳輸GOOSE以及采樣值，實(shí)現(xiàn)信息的共享和交互性，并具有繼電保護(hù)和數(shù)據(jù)管理等功能的現(xiàn)代化變電站。智能變電站可以分為三個(gè)層次，即現(xiàn)場(chǎng)間斷層裝置、中間網(wǎng)絡(luò)通信層、后臺(tái)的操作層。

1.1 智能變電站的控制層。智能變電站的控制層的主要設(shè)備是主機(jī)、運(yùn)動(dòng)裝置、規(guī)約轉(zhuǎn)換器等。主要功能是，對(duì)全站數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)匯總，對(duì)數(shù)據(jù)庫的刷新，并把收集到的信息傳送到監(jiān)控中心接受指令，向間隔層和過程層傳遞指令。另外，可以根據(jù)不同運(yùn)行方式，預(yù)先結(jié)合離線定制整定算法，確定幾套定值整定方案，確定系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生狀況時(shí)，保護(hù)相應(yīng)切換到預(yù)先設(shè)定好的一套定值區(qū)。

1.2 智能變電站的過程層。智能變電站過程層包括合并單元、智能終端和接口設(shè)備，其核心設(shè)備是交換機(jī)。過程層對(duì)繼電的保護(hù)主要通過快速跳閘裝置。首先，對(duì)電力運(yùn)行的電氣量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，比如電流、電壓幅值、相位、諧波分量等，并通過交換機(jī)以網(wǎng)絡(luò)交互式傳遞信息。其次，檢測(cè)運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，檢測(cè)變壓器、隔離開關(guān)、斷路器等設(shè)備的工作狀態(tài)等。最后，執(zhí)行和驅(qū)動(dòng)操作控制，比如直流電源充放電的控制。

1.3 智能變電站的間隔層。智能變電站的間隔層承擔(dān)著對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和控制的作用，對(duì)間隔層數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集以及控制命令發(fā)出的優(yōu)先級(jí)別等，開展操作同期以及其他控制功能，承擔(dān)承上啟下的通信功能。

2、智能變電站常見繼電保護(hù)配置

2.1 智能變電站復(fù)合電壓過電流保護(hù)配置。在智能變電站系統(tǒng)中，復(fù)合電壓過電流保護(hù)主要應(yīng)用過流保護(hù)或者變壓器保護(hù)靈敏度達(dá)不到要求的變壓器系統(tǒng)中。如果智能變電站系統(tǒng)中出現(xiàn)不對(duì)稱短路情況時(shí)，則會(huì)引起的相電流繼電器動(dòng)作，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致繼電器動(dòng)作，這時(shí)常閉觸頭斷開，造成低電壓繼電器失壓，常閉觸頭閉合，啟動(dòng)中間繼電器。如果想要使電流繼電器通過常開觸頭進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)間繼電器時(shí)，則需要通過整定延時(shí)將啟動(dòng)信號(hào)以及出口繼電器使變壓器兩側(cè)斷路器斷開。如果出現(xiàn)短路的現(xiàn)象時(shí)，由于在短路瞬間將會(huì)出現(xiàn)短時(shí)負(fù)序電壓，則就會(huì)造成電壓繼電器失去電壓，如果負(fù)序電壓消失后，則常閉觸頭閉合，所以能夠?qū)㈦妷涸撵`敏度得到提高。

2.2 智能變電站線路保護(hù)配置。智能變電站線路保護(hù)配置主要是以縱聯(lián)差動(dòng)作為主保護(hù)系統(tǒng)，后備保護(hù)裝置主要是集中式保護(hù)裝置中。對(duì)于單斷路器方式的主接線以及線路保護(hù)裝置通過主保護(hù)系統(tǒng)的對(duì)側(cè)線路保護(hù)和光纖通信口保護(hù)裝置通信，以能夠達(dá)到實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)保護(hù)的作用。

2.3 智能變電站變壓器保護(hù)配置。智能變電站變壓器保護(hù)裝置主要采用分布式裝置，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)功能的，變壓器后備保護(hù)主要采用集中式配置方式實(shí)現(xiàn)保護(hù)，而對(duì)于非電量保護(hù)裝置主要采用獨(dú)立式安裝方式，具體安裝方式主要是通過電纜直接引入斷路器跳閘，然后跳閘命令通過電纜線引入GOOSE和采樣的網(wǎng)絡(luò)上，確保了變壓器保護(hù)的靈敏性及完整性。

2.4 智能變電站電壓限定延時(shí)的過電流保護(hù)配置。在智能變電站運(yùn)行中，由于外部短路問題很容易造成過電流和不正常運(yùn)行而出現(xiàn)過負(fù)荷電流，其可能在數(shù)值上相差不大，但是當(dāng)外部故障出現(xiàn)問題時(shí)，過流保護(hù)動(dòng)作跳開相關(guān)設(shè)備。如果是過負(fù)荷故障時(shí)，變電站保護(hù)裝置動(dòng)作有可能跳開過負(fù)荷的線路及變壓器等設(shè)備。在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)中為了能夠區(qū)別故障原因，則需要將過電流保護(hù)中加入低電壓元件，這種保護(hù)系統(tǒng)主要是由低電壓元件和過電流元件組成的復(fù)合電壓過流保護(hù)，從而很好地發(fā)揮過電流保護(hù)的性能。

3、智能變電站繼電保護(hù)運(yùn)行中存在的問題

3.1 二次回路接線故障問題。智能變電站繼電保護(hù)涉及到的二次回路數(shù)量較多、接線復(fù)雜，常常是故障頻發(fā)環(huán)節(jié)。設(shè)備檢驗(yàn)時(shí)，通常會(huì)注重檢查設(shè)備本體，忽視對(duì)二次回路接線檢查，所以運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)二次回路接線故障。比如開口三角N與L、PT切換時(shí)失去了零序電壓，造成回路不暢通等。

3.2 影響電流速斷保護(hù)問題。智能變電站中的主要保護(hù)是電流速斷保護(hù)，電流速斷保護(hù)是在最大運(yùn)行方式情況下利用系統(tǒng)線路的末端三相短路電流來進(jìn)行整理規(guī)定的，但是由于其靈敏度大于1.2，因此要把動(dòng)作電流值取得較小一點(diǎn)，特殊情況下，比如線路較長(zhǎng)及配電變壓器較多時(shí)，即系統(tǒng)阻抗能力比較大的時(shí)候，動(dòng)作點(diǎn)就要取更小的數(shù)值。如果在整定時(shí)不考慮給電流速斷保護(hù)帶來的影響，那么配電變壓器投入時(shí)所產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流的起始值就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過無時(shí)限速斷保護(hù)定值，進(jìn)而造成系統(tǒng)故障后恢復(fù)送電時(shí)發(fā)生開關(guān)合上或運(yùn)行過程中頻繁跳閘的情況。

3.3 系統(tǒng)短路電流增大問題。隨著電力系統(tǒng)的深入發(fā)展及供電規(guī)模的不斷擴(kuò)大，智能變電站電力系統(tǒng)中的短路電流也會(huì)隨著發(fā)生變化，如果變電出口處或者是配電出口處發(fā)生短路，那么短路電流就會(huì)變大，甚至?xí)_(dá)到普通額定電流的幾百倍。在正常情況下，短路電流倍數(shù)越大，那么就會(huì)造成誤差較大的電流互感器變比，進(jìn)而就可能使靈敏度低的電流速斷保護(hù)拒絕操作命令。

4、智能變電站繼電保護(hù)配置的發(fā)展前景

在目前階段，由于智能變電站的不斷發(fā)展，從而有效的促進(jìn)了繼電保護(hù)的發(fā)展，將保護(hù)的模式從傳統(tǒng)的模式已經(jīng)逐步的發(fā)展成為了數(shù)字的模式，并且通過對(duì)歷次智能設(shè)備和二次網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)用，更好的實(shí)現(xiàn)了智能變電站當(dāng)中電氣設(shè)備信息的共享。先進(jìn)的智能變電站使用的都是可靠和先進(jìn)的設(shè)備，是以實(shí)現(xiàn)全站信息數(shù)字化，采用自動(dòng)化程序來采集信息、控制信息以及對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)和保護(hù)的電站。同時(shí)，智能變電站還具備了電網(wǎng)控制和調(diào)節(jié)的功能，能夠在線決策以及互動(dòng)。智能化就是實(shí)現(xiàn)了人性化，讓變電站同人一樣能夠調(diào)節(jié)電網(wǎng)。如果電網(wǎng)中的電壓負(fù)荷開始增加，其就會(huì)送出需求電量，相反，如果負(fù)荷下降時(shí)就會(huì)減少電量輸送，這樣就能夠確保能源得到節(jié)約，實(shí)現(xiàn)電能能源的節(jié)省。 當(dāng)前，我國的智能變電站盡管不是很多，而且還處于推廣的階段，但是同常規(guī)的變電站相比，智能變電站的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了可視化，通過告警和防誤等功能能夠避免檢修過程中和故障出現(xiàn)時(shí)需要停電的問題，而其主要的設(shè)備的壽命也得到了延長(zhǎng)。此外，智能變電站的占地面積同常規(guī)的變電站占地相比要少，其優(yōu)勢(shì)十分明顯。智能技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展為減少智能站投資提供了條件。因此，在不久的未來，智能變電站的繼電保護(hù)配置具有良好的發(fā)展前景和廣闊的應(yīng)用。

5、結(jié)束語

數(shù)字化智能變電站已經(jīng)逐漸成為變電站發(fā)展的趨勢(shì)，繼電保護(hù)設(shè)備是智能變電站的重要組成部分。智能變電站繼電保護(hù)配置在電氣元件出現(xiàn)故障時(shí)能夠發(fā)出警告和斷路器跳閘指令，是有效避免故障發(fā)展的自動(dòng)化設(shè)備。隨著智能變電站的快速建設(shè)和使用，將使得繼電保護(hù)配置在智能變電站當(dāng)中發(fā)揮更加重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

張慶巍，男，漢族，大本學(xué)歷，1980年出生，工程師，現(xiàn)從事變電二次設(shè)備檢修工作。