智能變電站繼電保護(hù)可靠性研究

胡靜 丁峰 陶偉龍

【摘 要】隨著電力事業(yè)的快速發(fā)展，智能變電站的數(shù)量不斷增多，在變電站運(yùn)行中繼電保護(hù)裝置發(fā)揮著重要作用。本文主要對繼電保護(hù)進(jìn)行分析，并探討提高其可靠性的方法策略。

【關(guān)鍵詞】變電站;繼電保護(hù);可靠性;智能變電站

為了順應(yīng)時代的發(fā)展潮流，電力企業(yè)在相關(guān)設(shè)備以及系統(tǒng)方面投入了大量的資金，促使它們不斷地轉(zhuǎn)型與升級。電力企業(yè)必須通過保證繼電保護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，來提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并為智能變電站的供電安全提供有利保障?？偟膩碚f，現(xiàn)代化的智能繼電保護(hù)技術(shù)在電力保障方面起著關(guān)鍵作用。

1、智能變電站及繼電保護(hù)內(nèi)容闡述

所謂的智能變電站主要是指通過使用先進(jìn)可靠、集成與環(huán)保的智能設(shè)備，在變電站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化以及信息共享的要求下，能夠自助實(shí)現(xiàn)變電站數(shù)據(jù)信息的采集、測量、保護(hù)、計(jì)量以及監(jiān)測，同時要求該類型變電站能夠具備電網(wǎng)實(shí)時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析以及協(xié)同互動等高級功能。一般來說，智能變電站具有一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，其對智能電子設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的使用，能夠影響變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)主要是針對智能變電站系統(tǒng)安全建設(shè)與運(yùn)行所提供的保護(hù)供電設(shè)施。在智能變電站的具體運(yùn)行中，對于電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障、異常情況，繼電保護(hù)通過發(fā)出報(bào)警信號、必要的隔離措施，進(jìn)而對運(yùn)行的電力系統(tǒng)提供安全保障。當(dāng)前智能變電站繼電保護(hù)主要受到智能變電站總體框架、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能電子設(shè)備、電子式互感器以及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)等五個要素的影響，五個要素之間相互影響、互為依靠。

2、智能變電站與傳統(tǒng)變電站在繼電保護(hù)方面的對比

傳統(tǒng)變電站的裝置，比如測控裝置和保護(hù)裝置，它們大部分都使用二次電纜以及傳統(tǒng)的互感器等相互連接，這樣它們之間每個層級都通過隔層進(jìn)行分層，相關(guān)設(shè)備之間能夠獨(dú)立運(yùn)行，且相互之間能夠收集和傳出信號。傳統(tǒng)變電站的弊端主要有以下幾個方面：第一，設(shè)備之間缺乏靈活性。它們之間的連接是固定的，如果要保證二次設(shè)備的安全使用，就需要使用大量的電纜設(shè)備，還要保障空觸點(diǎn)的有效運(yùn)行，從而使設(shè)備之間發(fā)射出相關(guān)的模擬信號，進(jìn)行信息交換，這種單次的信號傳輸過程耗費(fèi)時間較長，且會產(chǎn)生信息混亂的現(xiàn)象，不能保證傳統(tǒng)變電站的安全性。此外，在傳統(tǒng)變電站中，各種裝置之間的連接線路較為復(fù)雜，如果要對這些線路進(jìn)行重新規(guī)劃，那么工程量相當(dāng)大，程序復(fù)雜，如果在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)了小問題，就需要重新鋪設(shè)大量線路，不僅增加了工作量，且涉及的程序也會相應(yīng)增加。第二，傳統(tǒng)變電站的供電穩(wěn)定性和安全性得不到保障，且自動化系統(tǒng)較為落后。在傳統(tǒng)變電站中，遠(yuǎn)動裝置和其他一些保護(hù)裝置等不能夠獨(dú)立運(yùn)行，需要在小型的電磁模式和集成電路的參與下才能保證其有效運(yùn)行，且在傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)中，缺乏自我檢測功能，不能對設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。而智能變電站采用雙重保護(hù)系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)之間是相互獨(dú)立的，不存在任何聯(lián)系，并配備雙網(wǎng)并行冗余通信協(xié)議，從而保證SV采樣數(shù)據(jù)信息以及GOOSE保護(hù)跳合閘保護(hù)信號可以實(shí)現(xiàn)在電站過程層的無損傳輸。兩套配置方式使繼電保護(hù)裝置可以滿足冗余設(shè)計(jì)要求，從而更好地保護(hù)繼電系統(tǒng)的可靠性。主變壓器智能保護(hù)終端、合并單元采用組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)連接，從而對GOOSE雙網(wǎng)進(jìn)行很好地保護(hù)。該通信網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對變電站系統(tǒng)開關(guān)量的采集以及發(fā)出傳輸跳閘保護(hù)命令，采用IEC標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)SV網(wǎng)絡(luò)對采集數(shù)據(jù)信息的傳送[1]。

3、提高智能變電站繼電保護(hù)可靠性的有效策略

3.1運(yùn)行狀態(tài)下的繼電保護(hù)

智能變電站在運(yùn)行狀態(tài)下，應(yīng)該采用合理的技術(shù)措施，保證繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。在保證智能變電站運(yùn)轉(zhuǎn)安全與平穩(wěn)的情況下，應(yīng)根據(jù)安全維護(hù)方案內(nèi)容要求，有效維護(hù)智能變電站內(nèi)部運(yùn)輸線路與母線等電子設(shè)施與設(shè)備，盡可能規(guī)避智能電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險，進(jìn)一步提高智能變電站運(yùn)行安全性。而在采取繼電保護(hù)措施方面，最關(guān)鍵的是要熟練掌握繼電保護(hù)系統(tǒng)功能，應(yīng)簡化系統(tǒng)配置與設(shè)施。可以說，智能變電站處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，一旦有變動可以對主保護(hù)定值設(shè)定，而波動較小的數(shù)據(jù)會納入保護(hù)定值中，智能變電站變動不會過于明顯，為其平穩(wěn)安全運(yùn)行提供必要保障。但在操作時，智能變電站繼電保護(hù)要求開關(guān)設(shè)計(jì)與硬件設(shè)備分別保護(hù)，合理采用繼電保護(hù)措施。

3.2提高軟件系統(tǒng)

在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)飛速發(fā)展的時代背景下，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)在一定程度上對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求也逐漸增多。為了更好地在這種依賴上實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行，需要提高軟件系統(tǒng)的整體可靠性。在具體操作上，可以使用插值算法來代替時鐘源，通過對時鐘源發(fā)出同步對時信息流，將光纖同步到智能電子設(shè)備中，以確保智能電子設(shè)備的安全正常運(yùn)行。同時，可以使用軟件積分的形式來增強(qiáng)報(bào)文信息的可靠性。SV報(bào)文作為繼電保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)單元的數(shù)據(jù)報(bào)文，能夠?qū)φ麄€保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響。通過使用軟件積分，能夠?qū)?shù)據(jù)采集器以及保護(hù)系統(tǒng)中的電子設(shè)備的功率損耗進(jìn)行了解，增強(qiáng)保護(hù)系統(tǒng)維修的精確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性目標(biāo)[2]。

3.3加強(qiáng)作業(yè)監(jiān)管及人員技能培訓(xùn)

從當(dāng)前智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀方面分析，加強(qiáng)作業(yè)監(jiān)管及提升人員技能培訓(xùn)，則為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行有效的措施。具體實(shí)施中關(guān)于人員技能培訓(xùn)，變電站企業(yè)可通過落實(shí)試崗操作，加強(qiáng)作業(yè)人員模擬訓(xùn)練的方式，提升作業(yè)人員的專業(yè)技能，以及對操作系統(tǒng)的熟悉，確保后期在實(shí)踐作業(yè)中的操作準(zhǔn)確性，保障智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。另外關(guān)于作業(yè)監(jiān)管的落實(shí)，可通過實(shí)施班組作業(yè)的形式，形成作業(yè)人員之間的相互監(jiān)督，相互彌補(bǔ)效果，減少誤操作等不良現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.4強(qiáng)化路線保護(hù)

在智能變電站的實(shí)際運(yùn)行過程中，會涉及許多保護(hù)設(shè)備，對這些設(shè)備進(jìn)行保護(hù)是必不可少的一項(xiàng)工作。因?yàn)榫€路保護(hù)不僅有利于電力系統(tǒng)各個單元之間的監(jiān)控和保護(hù)，還涉及信息通信方面的監(jiān)控和保護(hù)等功能的有效實(shí)施。目前大多采用縱聯(lián)差動的方法對線路保護(hù)裝置進(jìn)行實(shí)施監(jiān)管，以減少故障事件的發(fā)生。在實(shí)際運(yùn)用過程中，還是需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的處理[3]。

3.5可視化技術(shù)的運(yùn)用

為提高智能變電站繼電保護(hù)可靠性，需要對故障實(shí)現(xiàn)有效處理。雖然信息技術(shù)得到了巨大進(jìn)步，但是很多繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行故障監(jiān)測和處理還采用表格和數(shù)據(jù)方式。智能變電站引入可視化技術(shù)對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行監(jiān)控是十分必要的，可以實(shí)時對繼電保護(hù)裝置運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警和運(yùn)行數(shù)據(jù)采集。智能變電站運(yùn)行時可能由于數(shù)據(jù)信息傳輸問題而引發(fā)故障，所以需要對通信系統(tǒng)錯誤信息進(jìn)行全面、系統(tǒng)地排查，以保護(hù)繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置動作時，生成的中間節(jié)點(diǎn)文件和故障波形相符。繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生運(yùn)行故障時，需要對中間節(jié)點(diǎn)文件形成的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行準(zhǔn)確采集，以全面分析故障，從而確定故障原因。為工程技術(shù)人員提供準(zhǔn)確的排查記錄信息，針對故障情況制定切實(shí)可行解決措施。

4、結(jié)語

綜上所述，隨著人們對電力的需求日益增多，繼電保護(hù)裝置在智能變電站中發(fā)揮的作用越來越大，只有通過不斷提升智能變電站繼電保護(hù)的水平，才能保證我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為人們提供更增加優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張尚然.智能變電站繼電保護(hù)可靠性研究[D].貴州：貴州大學(xué)，2017.

[2]費(fèi)姍姍.智能變電站繼電保護(hù)可靠性分析[J].黑龍江科學(xué)，2017，8（16）：62-63.

[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（1）：107-108.