孫榮平

重慶渝電工程監(jiān)理咨詢有限公司

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

孫榮平

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智能變電站與傳統(tǒng)的變電站相比，無論是在構(gòu)造還是內(nèi)涵上都大有不同，其安全穩(wěn)定運(yùn)行性能也更為突出。因此，對(duì)智能變電站的保護(hù)系統(tǒng)實(shí)施良好設(shè)計(jì)以及對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)提出科學(xué)合理的管理措施是大有必要的。本文對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性提出探討，希望對(duì)我國的電力事業(yè)平穩(wěn)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

智能變電站；繼電保護(hù)；系統(tǒng)可靠性；分析及探討

導(dǎo)言

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)無論是在構(gòu)造還是內(nèi)涵上都大有不同。在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的電纜由光纖替代，通過繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)造及元件對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估，這對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著重要影響。

1 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)

經(jīng)過分析可知，智能變電站繼電保護(hù)主要由兩部分組成，一部分是層次化保護(hù)系統(tǒng)，另一部分是一體化監(jiān)控系統(tǒng)。層次化保護(hù)系統(tǒng)主要有站域級(jí)的保護(hù)與控制、地級(jí)的繼電保護(hù)裝置和廣域級(jí)的保護(hù)與控制。其中，低級(jí)繼電保護(hù)主要由智能終端、就地化線路、集成性智能終端等組成。就地化保護(hù)可直接與電氣連接，其可靠性較高。地域級(jí)主要由戰(zhàn)域級(jí)保護(hù)管控和戰(zhàn)域保護(hù)組成。戰(zhàn)域級(jí)管控內(nèi)部保障智能診斷、保信子站、二次狀態(tài)監(jiān)測、可視化分析等操作。保護(hù)管控不僅是一個(gè)子系統(tǒng)，而且內(nèi)部包含著較多的物理設(shè)備，可以通過物理設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)而提高其可靠性。一體化監(jiān)控系統(tǒng)可以直接利用管理機(jī)得到保護(hù)數(shù)據(jù)。保護(hù)與監(jiān)控MMS均獨(dú)立，界面管理較清，既可以分開管理，也可以獨(dú)立管理，可以將其表示為圖1所示。

2 智能變電站繼電保護(hù)可靠性原理

可靠性表示元件系統(tǒng)在一定環(huán)境、時(shí)間內(nèi)完成的規(guī)定功率。在實(shí)際運(yùn)行中，可以利用下列指標(biāo)衡量智能變電站機(jī)電保護(hù)可靠度：第一，可靠度。可靠度表示元件與系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，可以在有限時(shí)間完成的功率概率，目前已經(jīng)成為考核系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)；第二，平均失效時(shí)間。平均失效時(shí)間表示在系統(tǒng)規(guī)定條件下，安定運(yùn)行到下一次故障的平均時(shí)間；第三，可用性?？捎眯员硎鞠到y(tǒng)或其他設(shè)備，可以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成所制定功能的操作。簡而言之，可用性主要表示系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)所耗費(fèi)的時(shí)間，表示系統(tǒng)具有的較高可靠性。通過以上3項(xiàng)指標(biāo)，可以掌握繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性，進(jìn)而有針對(duì)性地制定出防范措施。

3 繼電保護(hù)裝置的基本要求

3.1 可靠性

在繼電保護(hù)裝置的各種性能中最根本的是可靠性，它指系統(tǒng)要?jiǎng)幼鲿r(shí)必須可靠動(dòng)作。

3.2 選擇性

是指當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，首先由它們本身的保護(hù)裝置切除故障。而當(dāng)它們本身的保護(hù)裝置拒動(dòng)時(shí)，才允許相鄰設(shè)備保護(hù)裝置切除故障。

3.3 靈敏性

是指在被保護(hù)范圍內(nèi)線路或設(shè)備發(fā)生金屬性短路時(shí)，它們的保護(hù)裝置應(yīng)具備必要的靈敏性，各類保護(hù)裝置的最小靈敏系數(shù)應(yīng)符合規(guī)程中的具體規(guī)定。

3.4 速動(dòng)性

為了提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低損壞程度，縮小故障涉及的范圍，提高備用電源、自動(dòng)重合閘、備用設(shè)備自動(dòng)投入的程度等，保護(hù)裝置應(yīng)具備快速切除短路焊故障的性能。一般可以通過裝設(shè)速動(dòng)保護(hù)，減少繼電器規(guī)定的動(dòng)作時(shí)間及縮短開關(guān)跳閘時(shí)間等來提高速動(dòng)性。

4 提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的方法

4.1 重視變壓器的保護(hù)配置方法

由于通過電力系統(tǒng)配電線路的電壓是有限定額度的，所以電壓高于或低于限定額度都會(huì)嚴(yán)重影響配電效果。在智能變電站中，變壓器系統(tǒng)是有效控制及調(diào)節(jié)電壓的重要裝置，同時(shí)也是實(shí)施配電保護(hù)的一個(gè)重要裝置。因此，在應(yīng)用變壓器裝置實(shí)施配電保護(hù)時(shí)，可通過在變壓器上應(yīng)用分布式的配置方法進(jìn)行差動(dòng)功能的繼電保護(hù)。同時(shí)，還可應(yīng)用集中式配置方法對(duì)變壓器裝置進(jìn)行后備保護(hù)。此外，還可用把電纜與斷路器直接連接等獨(dú)立安裝的方式實(shí)現(xiàn)非電量的繼電保護(hù)。

4.2 采用電壓限定延時(shí)的保護(hù)方法

智能變電站在正常運(yùn)行時(shí)容易受到電流等外部因素的影響而出現(xiàn)外部發(fā)生斷路的問題，導(dǎo)致出現(xiàn)過負(fù)荷電流的現(xiàn)象。在這種情況下，雖然過負(fù)荷電流的電流量同正常的電流量區(qū)別不大，如果此時(shí)剛好遇上變電站出現(xiàn)外部故障，就容易導(dǎo)致出現(xiàn)跳閘的問題，極大地影響智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。因此，通過對(duì)智能變電站的電壓線路應(yīng)用電壓限定延時(shí)的方法，能夠精確測量各線路通過的電流量。當(dāng)出現(xiàn)過負(fù)荷電流問題時(shí)，及時(shí)向相關(guān)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)并執(zhí)行保護(hù)命令，提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

4.3 加強(qiáng)線路保護(hù)配置

線路保護(hù)配置在電力系統(tǒng)上具有非常重要的作用，它既可以有效保護(hù)和控制系統(tǒng)中的各級(jí)電壓之間的間隔單元，還具有多方面的功能，例如控制、保護(hù)、測量及通信監(jiān)視等。線路保護(hù)配置的良好運(yùn)行可為電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠、變電站及高低壓配電等提供完善的、有效的配電線路保護(hù)控制方案，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)作，極大地提高了配電保護(hù)的可靠性。因此，需要在電力系統(tǒng)上重視并加強(qiáng)線路保護(hù)配置工作。在電力系統(tǒng)中，對(duì)大部分的線路保護(hù)裝置實(shí)施有效保護(hù)的方法都是縱聯(lián)差動(dòng)，它主要的配置保護(hù)方式包括集中式和后備式兩種。應(yīng)用這兩種方法，可以對(duì)該配置的各種問題進(jìn)行及時(shí)處理，保證各項(xiàng)功能的正常運(yùn)行，切實(shí)有效地提高發(fā)電站電力供應(yīng)的可靠性。

4.4 完善環(huán)形結(jié)構(gòu)在目前保護(hù)裝置中的融入

環(huán)形結(jié)構(gòu)的可靠性較高，將其融入到母線保護(hù)裝置中，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用意義。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，環(huán)形母線的可靠性較低。但應(yīng)用到母線保護(hù)中，不僅提高了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，也提升了內(nèi)部相關(guān)指標(biāo)的性能，而且母線環(huán)形結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)電氣元件造成較大損害。所以，環(huán)形結(jié)構(gòu)在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中的融入，已經(jīng)成為提高繼電保護(hù)可靠性的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

本文主要對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析。為了保證電網(wǎng)整體系統(tǒng)的安全運(yùn)行，必須認(rèn)真總結(jié)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題。同時(shí)，結(jié)合時(shí)代發(fā)展需求，將先進(jìn)技術(shù)成功應(yīng)用到智能變電繼電保護(hù)中，推動(dòng)我國智能變電站繼電保護(hù)向科學(xué)、合理的方向發(fā)展。

[1]谷磊.智能變電站繼電保護(hù)可靠性研究[D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2014.

[2]司忠富.關(guān)于智能變電站繼電保護(hù)的可靠性探索[J].科技視界，2015 (16)：250.

[3]劉忠民，牟小雪，黃鳳英.淺析提高智能變電站繼電保護(hù)可靠性的措施[J].電子測試，2016(01).

個(gè)人簡介，孫榮平，身份證號(hào)：500103198705081517