李泉濤

國(guó)網(wǎng)舞陽(yáng)縣供電公司 河南漯河 462400

繼電保護(hù)系統(tǒng)是變電站的主要構(gòu)成部分，對(duì)其穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用，而高壓供電線路中繼電保護(hù)設(shè)備在供電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用點(diǎn)位多而雜，導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率較高，而且故障位置查詢及其維修都很不方便。因此，提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。為了提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，通過對(duì)變電站典型繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，構(gòu)建智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)精確合理的可靠性計(jì)算模型，根據(jù)模型參數(shù)變量?jī)?yōu)化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)。

1 智能變電站概述

智能變電站在使用上有許多優(yōu)點(diǎn)，通過交互式高級(jí)應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)化信息共享能力、網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)管理、數(shù)字化全站信息系統(tǒng)等手段，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)有效信息的收集、測(cè)量、調(diào)試和保護(hù)等功能，使整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中表現(xiàn)得更加智能化，通過系統(tǒng)的在線分析和決策，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)控制和功能調(diào)節(jié)，大大減少了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中人力成本的投入，以及由人為錯(cuò)誤引起的系統(tǒng)異常操作等問題[1]。

2 智能變電站繼電保護(hù)的穩(wěn)定性

當(dāng)今電力智能迅速發(fā)展，我國(guó)的智能變電站變得極為重要，其安全穩(wěn)定直接關(guān)系到人們的生活。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，大部分時(shí)間的智能變電站所受影響因素極多，很容易就造成供電異常的情況出現(xiàn)，給人們的生活帶來極大不便。此外，還會(huì)造成相關(guān)設(shè)備損壞的利弊，經(jīng)濟(jì)損失也不可避免。所以構(gòu)建智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的同時(shí)，還需要使變電站中各種設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)作得以保障，減少干擾因素的影響。這樣使繼電保護(hù)裝置的損害因素有所下降。在面對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的突發(fā)狀況，智能變電站可通過繼電保護(hù)來發(fā)出預(yù)警，讓相關(guān)技術(shù)人員對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行緊急處理，減少故障損失。如果相關(guān)故障發(fā)生在智能變電站，繼電保護(hù)設(shè)備會(huì)及時(shí)清除它們，將電網(wǎng)與故障節(jié)點(diǎn)分開，防止故障擴(kuò)大，減少故障損傷范圍，為智能變電站提供有效的安全隔離。

3 繼電保護(hù)運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)

3.1 模型建立

本文建立的模型建立在智能變電站通用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上。交流一次信息的采集通過常規(guī)互感器配合合并單元的方式；一次設(shè)備的智能化控制采取常規(guī)斷路器結(jié)合智能終端的方式；采用雙母線結(jié)構(gòu)，包括2回變壓器支路和4回出線；網(wǎng)絡(luò)和過程層之間采用星型網(wǎng)組模式，并且對(duì)其冗余量進(jìn)行配置，同時(shí)考慮共網(wǎng)傳輸問題；交換機(jī)采用間隔配置模式，由于該模式需要將多個(gè)單元接入母線，因此增設(shè)了中心交換機(jī)。由于繼電保護(hù)直采模式相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了保護(hù)裝置不依賴外部對(duì)時(shí)系統(tǒng)，因此不用考慮同步鐘源的影響，采用IEEE1588全站集中對(duì)時(shí)方式。

3.2 構(gòu)建設(shè)備的管理體系

智能變電站繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行中發(fā)揮著不可替代的作用，對(duì)其進(jìn)行維護(hù)與管理，對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行維護(hù)而言，必須建立設(shè)備日常管理制度，通過一定的管理手段完成日常維護(hù)工作。①必須確保設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件，包括設(shè)備本身的清潔工作是否到位，設(shè)備工作場(chǎng)所是否清潔干凈，對(duì)不符合要求的設(shè)備應(yīng)立即責(zé)令清理，確保系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)具有相對(duì)干凈通風(fēng)的工作環(huán)境，減少環(huán)境對(duì)設(shè)備的影響。②定期維修保養(yǎng)設(shè)備，并如實(shí)填寫設(shè)備維修記錄表，對(duì)發(fā)現(xiàn)的設(shè)備情況進(jìn)行及時(shí)記錄，實(shí)時(shí)觀察裝置中油耗情況，確保油壓在設(shè)備所要求的范圍之內(nèi)，對(duì)于異常情況或設(shè)備嚴(yán)重磨損等情況要如實(shí)記錄，且必要時(shí)上報(bào)。③在檢查中發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)，要及時(shí)關(guān)閉設(shè)備并進(jìn)行檢查和維修，對(duì)出現(xiàn)的問題能正確分析和解決后重啟設(shè)備，有效地避免因設(shè)備故障而引發(fā)的安全事故[2]。

3.3 完善自動(dòng)報(bào)警功能

變電站運(yùn)行過程中，如果系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)故障，就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，智能變電站的繼電保護(hù)裝置就能做出反應(yīng)，通過識(shí)別智能變電站中相關(guān)電力數(shù)據(jù)和整理信息以及保存之后，再識(shí)別故障發(fā)生位置；系統(tǒng)的分析模塊會(huì)利用系統(tǒng)故障前后的運(yùn)行數(shù)據(jù)，完成對(duì)故障的初步診斷工作，之后智能變電站內(nèi)部的繼電保護(hù)會(huì)跳閘以保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。報(bào)警裝置的運(yùn)行速度和自動(dòng)化水平有關(guān)，智能變電站建設(shè)中應(yīng)該完善自動(dòng)報(bào)警功能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。必須加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)診斷和自動(dòng)識(shí)別功能上的研發(fā)，提升對(duì)智能變電站故障問題的發(fā)現(xiàn)速度和診斷的準(zhǔn)確性，保護(hù)智能變電站的同時(shí)也保護(hù)電力系統(tǒng)，避免電力系統(tǒng)受到故障問題的干擾，充分保證智能變電站運(yùn)行的穩(wěn)定。

3.4 靈活選擇故障診治方法

在現(xiàn)階段的繼電保護(hù)故障處理過程中，首先需要通過診斷分析來明確相應(yīng)故障的類別、位置及誘因等，之后才能夠采取可靠的故障處理措施加以處理。而現(xiàn)階段的故障診斷方法比較多，常用的包括如下幾類：①短接法。該種故障診治方法是對(duì)繼電保護(hù)故障范圍進(jìn)行縮小的一種常用方法，具體就是將回路當(dāng)中的一部分或一段采用短接線的方式接入，以此來判斷相應(yīng)的故障處于短接線范圍之外或是之內(nèi)。該種故障診治方法主要適用于對(duì)電流回路開路情況，或者電磁鎖失靈情況等進(jìn)行判斷。②元件替換法。該法主要是采用正常的繼電保護(hù)系統(tǒng)元件來將出現(xiàn)故障問題的元件替換下來，以此來縮小故障診斷的范圍，提高故障診斷效率，是現(xiàn)階段繼電保護(hù)故障診斷及處理中比較多用的一種診斷方法。③儀器法。主要是借助繼電保護(hù)裝置測(cè)試儀這種專用的設(shè)備對(duì)變電站的繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，以此可以高效地或缺相關(guān)的繼電保護(hù)裝置運(yùn)行工況。④參照法。該法是通過對(duì)比分析不同設(shè)備技術(shù)參數(shù)的方式來明確出現(xiàn)故障問題設(shè)備的故障位置，主要適用于對(duì)接線錯(cuò)誤進(jìn)行檢查，尤其是在開展定值校驗(yàn)期間如果發(fā)現(xiàn)預(yù)想值和測(cè)試值之間存在較大出入?yún)s無法對(duì)相應(yīng)故障誘因進(jìn)行判斷的一類故障。⑤分析法。該法主要是通過回路測(cè)量的方式來對(duì)線路是否存在短路或斷路問題進(jìn)行測(cè)定。在實(shí)際的故障測(cè)量及分析過程中，需要運(yùn)用萬(wàn)用表等測(cè)量工具來對(duì)相應(yīng)的線路上的電流、電壓等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行逐次排查及分析，判斷其合理性，以此來逐步確定相應(yīng)的故障位置所在。除了上述幾種常見的繼電保護(hù)故障診治方法之外，還要注意結(jié)合相關(guān)人員的工作經(jīng)驗(yàn)以及繼電保護(hù)故障的實(shí)際情況，靈活地應(yīng)用“望聞問切”的方式，通過“看一看”、“聞一聞”等，配合信息技術(shù)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，保證可以快速診斷繼電保護(hù)故障。在此基礎(chǔ)上，可以結(jié)合故障位置及成因，采取維修或更換故障元件等方式來處理相應(yīng)的故障問題[3]。

3.5 提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

對(duì)于智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的措施，首先是構(gòu)建對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)計(jì)算模型，智能站間隔保護(hù)可采用直接采集和直接跳變方式；多間隔保護(hù)應(yīng)采用傳輸網(wǎng)采集與跳網(wǎng)方式。其次是從電流的具體限壓延時(shí)條件進(jìn)行分析，必須要在電流過載時(shí)進(jìn)行報(bào)警，這可以防止繼電保護(hù)過載發(fā)熱。再次是對(duì)站控層與機(jī)架層采取雙面繼電保護(hù)，這樣不僅可以保證斷路器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷連，也可以將后備的保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行激活，從而防止開關(guān)有失靈情況發(fā)生。從電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)上看，這種優(yōu)化的運(yùn)行方案，大大提高了繼電保護(hù)的安全性與可靠性。最后是運(yùn)用可視化智能技術(shù)，將智能變電站的故障信息第一時(shí)間反饋出來，這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障。優(yōu)化后的繼電保護(hù)設(shè)備的構(gòu)成主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：①優(yōu)化母線、輸電線路、控制系統(tǒng)、斷路器、變壓器等設(shè)備，確保變電站及供電線路的安全穩(wěn)定；②繼電保護(hù)器的配置要進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化的配置可以減少高低壓對(duì)電網(wǎng)影響的概率，保證變壓器的差動(dòng)保護(hù)時(shí)刻運(yùn)行，使連接在斷路器的繼電器受到保護(hù)；③要加強(qiáng)電網(wǎng)線路的保護(hù)，這種措施主要針對(duì)光纜的穩(wěn)定性、電子干擾以及對(duì)于線路的集中保護(hù)與后備保護(hù)，并要對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.6 制定相關(guān)的管理制度

繼電器保護(hù)系統(tǒng)的正常工作，對(duì)智能變電站的正常運(yùn)行和保證系統(tǒng)的安全起著重要作用。為保證智能變電站中繼電保護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，制定相應(yīng)的運(yùn)行維護(hù)制度也顯得十分重要。電力企業(yè)在制定相關(guān)制度的過程中，需要將變電站智能化系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置中安全保護(hù)裝置、防雷裝置、接地裝置等構(gòu)成的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)維護(hù)操作的詳細(xì)內(nèi)容制度化，這樣可以保證智能變電站系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行和維修過程中有一個(gè)可靠的依據(jù)，避免由于人工作業(yè)的判斷失誤或某些方面的疏忽而導(dǎo)致維修過程中缺少程序?qū)е孪到y(tǒng)發(fā)生故障。此外，在實(shí)際工作中根據(jù)發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問題和新情況不斷完善制度，使智能變電站繼電保護(hù)裝置更好地為供電設(shè)備的平穩(wěn)、安全運(yùn)行提供保障。

4 智能變電站繼電保護(hù)網(wǎng)跳閘可靠性

4.1 跳閘保護(hù)原理

跳閘保護(hù)作為保障智能變電站安全性的重要方式，其對(duì)于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。而智能變電站的繼電保護(hù)的兩種跳閘模式原理均不相同。對(duì)于保護(hù)跳閘來講，信號(hào)終端機(jī)經(jīng)由過程層的交換機(jī)與繼電保護(hù)裝置相連接，在網(wǎng)絡(luò)上保護(hù)跳閘的信號(hào)互相傳輸；對(duì)于對(duì)點(diǎn)跳閘來說，智能終端是依靠獨(dú)立光纖與機(jī)電保護(hù)裝置相連接，出現(xiàn)緊急情況時(shí)，跳閘信號(hào)依靠光纖傳輸至繼電保護(hù)裝置，而其他信號(hào)則是通過網(wǎng)絡(luò)交互機(jī)在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行傳播。這兩類跳閘方式主要區(qū)別是在接線方面，保護(hù)跳閘模式是通過網(wǎng)線、交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)的對(duì)繼電保護(hù)裝置的控制；對(duì)點(diǎn)跳閘是跳閘信號(hào)通過布設(shè)的光纜傳輸至繼電保護(hù)裝置[4]。

4.2 智能變電站繼電保護(hù)跳閘方式

對(duì)點(diǎn)跳閘的方式不需要使用網(wǎng)絡(luò)，因此不需要使用交換機(jī)作為中間站，沒有傳輸延遲問題；熔點(diǎn)及光口相對(duì)更多，因此發(fā)生故障的可能性更大；對(duì)點(diǎn)繼電保護(hù)器CPU及光口發(fā)熱量會(huì)更大，設(shè)備的老化速度相對(duì)更快，致使故障可能性進(jìn)一步增大；設(shè)備硬件的數(shù)量相對(duì)更多，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工量更大；故障發(fā)生的可能性較多，原因也更復(fù)雜，不利于故障的分析；設(shè)備的維護(hù)要求較高，設(shè)備壽命較短且設(shè)備生產(chǎn)成本較高。在保護(hù)跳閘的方式中就不存在這些問題，因這種方式有極少的光纖連接點(diǎn)，所以該種方式不僅在成本方面有所優(yōu)勢(shì)，而且出現(xiàn)接點(diǎn)故障的可能性也更?。唤Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易進(jìn)行故障分析；使用交換機(jī)作為跳閘報(bào)文信息的中轉(zhuǎn)站，會(huì)有延時(shí)問題。智能變電站要求實(shí)現(xiàn)通信平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)、站內(nèi)信息數(shù)字化、信息的共享標(biāo)準(zhǔn)化，使用網(wǎng)絡(luò)化傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的跳閘，與智能變電站未來發(fā)展趨勢(shì)更為契合。同時(shí)，對(duì)點(diǎn)跳閘保護(hù)方式不利于變電站建設(shè)成本及維護(hù)成本的控制。最關(guān)鍵的是，對(duì)點(diǎn)跳閘保護(hù)無法保證保護(hù)的有效性以及保護(hù)持續(xù)性。基于此，本文以分析以網(wǎng)絡(luò)傳輸為基礎(chǔ)的保護(hù)網(wǎng)跳閘方式為主體，對(duì)點(diǎn)跳閘方式作為保護(hù)網(wǎng)跳閘方式性能及效果的參照對(duì)象。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著智能變電站技術(shù)的快速發(fā)展，不僅對(duì)可靠性的要求很高，而且對(duì)敏感性的要求也很高。通過優(yōu)化與現(xiàn)代化傳統(tǒng)的智能變電站的準(zhǔn)備方法，以智能變電站作為電網(wǎng)建設(shè)的核心，在組織過程中進(jìn)行對(duì)構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的管理，可以改善整體的穩(wěn)定性，提高智能變電站的總體技術(shù)水平。以廣域電網(wǎng)信息為基礎(chǔ)的電網(wǎng)保護(hù)成為繼電保護(hù)配置研究的熱點(diǎn)問題。廣域保護(hù)系統(tǒng)主要由實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)調(diào)度中心及實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)等內(nèi)容。不僅可以有效的監(jiān)測(cè)和分析廣大地區(qū)的電力運(yùn)行情況，而且能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)廣域控制，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，廣域保護(hù)能夠及時(shí)進(jìn)行反應(yīng)。廣域保護(hù)系統(tǒng)具有廣域安全自動(dòng)控制功能，能夠進(jìn)行緊急安全控制，確保了各項(xiàng)參數(shù)的穩(wěn)定性，特別是在當(dāng)系統(tǒng)處于異步振蕩狀態(tài)下時(shí)，廣域安全自動(dòng)控制功能能夠有效的對(duì)系統(tǒng)崩潰起到防范作用。在保護(hù)繼電器方面，從電子選擇變壓器到常規(guī)模式，再通過混合裝置選擇樣品，然后直接選擇本地智能接口設(shè)備，從一無所有到應(yīng)有盡有再到一無所有。因此，繼電保護(hù)系統(tǒng)正在向吸收強(qiáng)度、生態(tài)、敏捷性和可靠性的方向進(jìn)行全面發(fā)展。