智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

胡世金 杜強(qiáng) 徐永強(qiáng)

摘要：智能變電站的建設(shè)是構(gòu)建智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，智能變電站是在結(jié)合電子網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的以太網(wǎng)數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)上加強(qiáng)自動化、智能化管控的變電站。在智能電網(wǎng)全面建設(shè)的過程中，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性研究顯得尤為重要。而提高智能變電站繼電保護(hù)可靠性的方法有許多，因此，應(yīng)該結(jié)合變電站的實(shí)際情況及需要，采取合適的方法來確保智能電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。鑒于此，本文主要分析智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；可靠性

1、智能變電站及其繼電保護(hù)

1.1智能變電站

智能變電站是在運(yùn)用電子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的二次系統(tǒng)的基礎(chǔ)上集成信息測量、采集及控制的應(yīng)用模式，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)字化、智能化和自動化控管。智能變電站的主要特征在于數(shù)字化的數(shù)據(jù)采集模式、網(wǎng)絡(luò)化的信息交互模式、集成化的信息應(yīng)用和狀態(tài)化的設(shè)備檢修。

與傳統(tǒng)變電站的常規(guī)互感器相比，智能變電站使用了新的電子式互感器，利用高速以太網(wǎng)對電壓、電流的模擬數(shù)字信號進(jìn)行采集和傳輸，使用智能斷路器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站的自動化。

1.2智能變電站繼電保護(hù)

基于IEC61850協(xié)議的智能變電站繼電保護(hù)與傳統(tǒng)的站控層和間隔層結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)不同，主要分為過程層和間隔層。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要元件為交換機(jī)、合并單元、網(wǎng)絡(luò)接口、智能終端、電子互感器、同步時(shí)鐘源等。智能變電站可將采集的信息匯總并傳遞至繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)系統(tǒng)接收命令后進(jìn)行斷路器的跳合闡，并反饋信息。

2、智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析方法

要對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析，需要先建立系統(tǒng)的可靠性模型。可靠性模型的建模方法較多：蒙特卡羅模擬法的思想是利用計(jì)算機(jī)隨機(jī)選擇元件，并對其失效事件進(jìn)行抽樣檢測來構(gòu)成系統(tǒng)失效概率，再通過統(tǒng)計(jì)來計(jì)算系統(tǒng)可靠性的，此方法不太適合元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜且眾多的智能變電站；使用馬爾柯夫模型時(shí)，如果系統(tǒng)包含過多的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，會導(dǎo)致模型變得復(fù)雜而龐大，難以求解；故障樹法對分析人員的要求較高，并且不能對不同人員的分析結(jié)果進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，因此難以得到統(tǒng)一的意見；可靠性框圖法是對復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行建模和分析的一種強(qiáng)有力的工具，其結(jié)構(gòu)簡單，能夠清晰地列出系統(tǒng)各元件之間的邏輯關(guān)系，計(jì)算較為簡單。

所以，針對某電網(wǎng)智能變電站中采用的過程層SV與GOOSE報(bào)文分網(wǎng)傳輸結(jié)構(gòu)，運(yùn)用了可靠性框圖法，建立其保護(hù)系統(tǒng)的可靠性評價(jià)模型。

3、智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性措施

3.1變壓器繼電保護(hù)配置方面的措施

在電力系統(tǒng)中，配電線路的電壓是額定的，即便是電壓過高和電壓過低，均會給配電系統(tǒng)的運(yùn)行帶來影響。而智能變電站調(diào)控電壓的狀柱主要是變壓器，所以是促進(jìn)配電保護(hù)的主要裝置。因而在通過變壓器開展配電保護(hù)時(shí)，應(yīng)采取分步的方式進(jìn)行配置，從而確保變壓器能有效的實(shí)現(xiàn)差動繼電保護(hù)，而在變壓器后備保護(hù)過程中，主要是采取集中的方式進(jìn)行配置，同時(shí)還能利用獨(dú)立安裝技術(shù)對非電量實(shí)施繼電保護(hù)，也就是在電纜與斷路器接通之后達(dá)到繼電保護(hù)的目的，從而促進(jìn)其可靠性的提升。

3.2利用電壓限定延時(shí)對電流量進(jìn)行測量

當(dāng)智能變電站的電力系統(tǒng)處于高效的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，在電流因素的影響下，經(jīng)常會發(fā)生外部短路故障，進(jìn)而導(dǎo)致過負(fù)荷電流的問題出現(xiàn)，從而形成過負(fù)荷電流，即便是電流量處于正常情況，其電流量也不會存在較大的差異，這就會在變電站的系統(tǒng)發(fā)生外部故障而出現(xiàn)跳閘的情況，最終影響繼電保護(hù)的可靠性。為了確保其可靠性得到有效的提升，對變電站所有線路中的電流量，采取電壓限定延時(shí)的方式進(jìn)行，這樣即便是在出現(xiàn)過負(fù)荷電流的情況下，能及時(shí)的發(fā)出警報(bào)，下達(dá)執(zhí)行保護(hù)的命令，最大化的確保繼電保護(hù)的可靠性得到提升。

3.3切實(shí)加強(qiáng)線路保護(hù)工作的開展

在智能變電站的系統(tǒng)中，為了更好地促進(jìn)繼電保護(hù)的可靠性，在做好上述工作的基礎(chǔ)上，還應(yīng)切實(shí)強(qiáng)化線路的保護(hù)。在線路保護(hù)過程中，應(yīng)采取縱聯(lián)差動的方式有效保護(hù)。常見的線路保護(hù)方式主要有集中式及后備式，通過強(qiáng)化對其的保護(hù)，不僅能對系統(tǒng)中的電氣元件進(jìn)行保護(hù)，還能對其整個(gè)線路的運(yùn)行進(jìn)行測量和監(jiān)視，掌握其實(shí)際運(yùn)行情況，從而更好地為整個(gè)系統(tǒng)的配電線路安全穩(wěn)定的運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而繼電保護(hù)又主要是確保線路安全高效的運(yùn)行，從而更好地促進(jìn)繼電保護(hù)的可靠性提升。所以在智能變電站繼電保護(hù)過程中，應(yīng)確保光纜的穩(wěn)定性較強(qiáng)，盡可能地將電子裝置被干擾的可能性降到最低。

3.4站控層和間隔層繼電保護(hù)中的可靠性措施

在智能變電站中的繼電保護(hù)過程中，主要是強(qiáng)化雙重化配置的應(yīng)用，且后備保護(hù)進(jìn)行集中配置，利用后備保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)后備設(shè)備和預(yù)防開關(guān)失靈，但是應(yīng)保證相鄰范圍之內(nèi)對端母線及線路得到有效的保護(hù)，從而利用后備設(shè)備電流對電網(wǎng)運(yùn)行存在的故障和問題進(jìn)行判斷，同時(shí)制定有效的跳閘策略。而在此基礎(chǔ)上，就應(yīng)在技術(shù)上進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行的情況對系統(tǒng)進(jìn)行針對性的分析，從而更好地對運(yùn)行方案進(jìn)行確定，促進(jìn)智能變電站繼電保護(hù)成效的提升。

總之，繼電保護(hù)是保障智能變電站得以高效運(yùn)行的關(guān)鍵。在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，傳統(tǒng)變電站原有的設(shè)備連接電纜由光纖取代，分成變電站層和過程層。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及元件組成影響著智能化電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，因此對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的可靠性評估關(guān)系著智能電網(wǎng)的全面建設(shè)。本文主要對對智能變電站繼電保護(hù)的可靠性評估及優(yōu)化進(jìn)行研究。