季桉 姚一凡

泰興市供電公司 江蘇 泰興 225400

引言

信息化也是時代發(fā)展的一種體現(xiàn)，信息時代，變電站的智能化首先要受到重視，它是變電所隨時代變化的具體表現(xiàn)，在信息化時代，變電站的具體情況下，電力系統(tǒng)工作者首先要關(guān)注的是變電站的智能化問題。并通過智能化管理，及時發(fā)現(xiàn)問題并優(yōu)化處理，避免不必要的麻煩，從整體上提高變電站工作效率，更好地服務(wù)于社會。

1 智能變電站

智能型變電所繼電保護系統(tǒng)中，是通過對原變電所基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行智能化改造，實現(xiàn)變電所對變電所進(jìn)行科學(xué)、智能化管理?；诂F(xiàn)有智能化變電站的設(shè)計基礎(chǔ)，是將變電站技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合，通過發(fā)揮計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的優(yōu)點，完成對智能變電站線路的相關(guān)數(shù)據(jù)的應(yīng)用與測量工作，從而實現(xiàn)對變電站系統(tǒng) 的運行控制。按照智能變電站的運行特點，其涵蓋了數(shù)字化集成設(shè)計、模塊化處理技術(shù)等在內(nèi)的多種技術(shù)方法。比如，數(shù)字化集成設(shè)計是通過對變電站工作內(nèi)容的分解，來轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的處理模塊；此后利用模塊化處理技術(shù)保障對整個技術(shù)系統(tǒng)的有效控制，從而完成相應(yīng)的變電操作、信息監(jiān)督，做好電力運行保障。

2 智能變電站繼電保護系統(tǒng)[1]

根據(jù)實用功能，可將智能變電站劃分為三個層次，分別為：間隔層、過程層和站控層。進(jìn)程層實際上是數(shù)字接口，它只對一次設(shè)備進(jìn)行對接，其中包括許多設(shè)備，如智能終端、合并單元等；站控層的主要功能是與遠(yuǎn)端控制中心建立聯(lián)系，控制整個站點的二、三次設(shè)備。進(jìn)程層實際上是數(shù)字接口，它只對一次設(shè)備進(jìn)行對接，其中包括許多設(shè)備，例如智能終端、合并單元等，站控層的主要功能是與遠(yuǎn)端控制中心建立聯(lián)系，控制整站二、三次設(shè)備。站控層的主要功能是建立遠(yuǎn)端控制中心，控制整站二、三次設(shè)備。控制全站一二次設(shè)備。在我國的智能變電站中，“直采直跳”是一種應(yīng)用較為廣泛的繼電保護方式。一般可分為三種繼電保護方式，即直跳變壓器、母線、線路。在這些數(shù)據(jù)傳輸中，采集信號所用的都是光纜，只有智能終端和斷路器之間不用，它采用了控制電纜。

3 繼電保護系統(tǒng)可靠性的意義

繼電保護系統(tǒng)可靠性是指在復(fù)雜多變的環(huán)境下，以及一定時間內(nèi)，有效地完成既定任務(wù)。智能化變電站不僅是 國家電力建設(shè)系統(tǒng)改革和優(yōu)化的主要體現(xiàn)，也是實現(xiàn)有關(guān)目標(biāo)要求的強有力保證，包括在電力輸送過程中，減少資 源浪費，提高整體運行穩(wěn)定性。但智能變電站的可靠運行同樣需要其他設(shè)備系統(tǒng)的輔助配置，如繼電保護系統(tǒng)。智能化變電站主要是利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)實現(xiàn)所控電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，智能電子設(shè)備在整個智能變電站系統(tǒng)中 經(jīng)常存在。因此，智能變電站在實際運行中，無論是設(shè)備的運行環(huán)境，還是有關(guān)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的非正常變化， 都會對變電站的電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行產(chǎn)生不良影響。當(dāng)繼電保護系統(tǒng)因設(shè)備運行環(huán)境或數(shù)據(jù)信息發(fā)生變化而發(fā)生故 障時，可迅速分析判斷出故障位置，并迅速切斷故障線路，并啟用備用線路，有效地保障整個電力系統(tǒng)的可靠運行。

4 智能變電站繼電保護系統(tǒng)的組成

4.1 電子式互感器

電子式互感器是智能變電站繼電保護系統(tǒng)的重要組成部分，傳統(tǒng)的互感器一般采用電磁結(jié)構(gòu)，難以適應(yīng)數(shù)字化電力測量系統(tǒng)的發(fā)展。因此，利用電子式互感器，該種新型的電子互感器比傳統(tǒng)互感器具有較好的故障檢測準(zhǔn)確度，從性能上可提高為保護裝置的正確動作率，實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行。經(jīng)經(jīng)濟性分析，電子互感器可以光纜代替電纜，使絕緣結(jié)構(gòu)更為簡單。從設(shè)備性能分析來看，電子式互感器能提供數(shù)字量輸出，實現(xiàn)二次設(shè)備系統(tǒng)集成，促進(jìn)變電站智能化。

4.2 合并單元

智能化變電站采用合并單元對遠(yuǎn)端模塊傳送的三相電力量進(jìn)行合并與同步處理，并以特定格式將處理后的數(shù)字信號提供給間隔層設(shè)備。線路縱差保護兩端數(shù)據(jù)采樣在實際運行中存在著從多個間隔取數(shù)據(jù)的同步問題，其中變壓器差動保護從多個間隔采集數(shù)據(jù)存在同步問題；而變壓器差動保護從不同電壓等級獲得多個間隔數(shù)據(jù)也存在同步問題。①全站采用統(tǒng)一的GPS秒脈沖信號，基于脈沖同步同步采樣，但存在秒脈沖丟失的隱患。②二次型采用內(nèi)插算法再采樣來實現(xiàn)同步，該方案不依賴GPS、秒脈沖傳輸系統(tǒng)，對硬件、軟件要求高，實現(xiàn)難度大，但穩(wěn)定性好。

4.3 交換機

開關(guān)柜是智能變電站繼電保護系統(tǒng)的核心部分，在保護系統(tǒng)中，以交換機為核心的以太網(wǎng)，可以取代傳統(tǒng)保護系統(tǒng)中變電所的大腦、交換機為核心的傳輸信號。

在數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)中，交換機的作用主要是建立在通信信道上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的交換。

電網(wǎng)故障經(jīng)常發(fā)生，為了對電網(wǎng)進(jìn)行故障檢修，需要引入智能終端來實現(xiàn)故障檢修。需要使用智能終端。智能終端的出現(xiàn)，可以檢測斷路器內(nèi)部的電、磁、溫度、機械狀態(tài)。它以智能終端為基礎(chǔ)進(jìn)行檢測，具有良好的抗故障性能，并能對實時系統(tǒng)進(jìn)行智能控制。一般情況下，智能終端一方面可以接收保護設(shè)備發(fā)出的跳合閘指令，另一方面可以將實時信息傳遞給站控制層。

5 智能電站繼電保護系統(tǒng)可靠性計算

建立了變電站智能繼電保護系統(tǒng)可靠性分析模型，并進(jìn)行可靠性分析。建立模型的方法很多，蒙特卡羅模擬比較普遍，主要是利用計算機實現(xiàn)控制元件的隨機選擇，對繼電保護系統(tǒng)進(jìn)行采樣檢測，從而統(tǒng)計分析故障概率，再通過該系統(tǒng)實現(xiàn)可靠性計算。這一建模方法不適用于各種智能變電站，特別是電力元件復(fù)雜的電站系統(tǒng)。對于復(fù)雜的電站系統(tǒng)，馬爾柯夫模型的復(fù)雜性使模型變得更復(fù)雜，難以求解?？煽慷葓D框法可實現(xiàn)復(fù)雜電站系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，模型結(jié)構(gòu)雖然簡單，但可實現(xiàn)對變電站系統(tǒng)中各元件之間邏輯關(guān)系的劃分，計算簡單，結(jié)合智能電站的過程層和GOOSE報文結(jié)構(gòu)，構(gòu)建繼電保護模型。該智能變電所采用了兩個獨立、無關(guān)聯(lián)的雙重保護系統(tǒng)，其配置了雙網(wǎng)并行冗余通信協(xié)議，從而保證了SV采樣數(shù)據(jù)信息和GOOSE保護跳合閘保護信號在電站過程層的無損傳輸。兩套配置方式使繼電保護裝置可以滿足冗余設(shè)計要求，從而更好地保護繼電系統(tǒng)的可靠性。主變智能保護終端、合并單元采用組網(wǎng)的方式實現(xiàn)接線，從而使GOOSE雙網(wǎng)保護更好。通過IEC標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，實現(xiàn)了變電站系統(tǒng)開關(guān)量的采集和發(fā)送跳閘保護指令，并利用IEC標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議實現(xiàn)SV網(wǎng)絡(luò)對采集數(shù)據(jù)信息的傳輸。為了使智能變電站能夠在應(yīng)用層面上實現(xiàn)智能化，主變壓器繼電器采用CPU控制器來實現(xiàn)相關(guān)的控制功能，測量和取樣可以作為繼電保護起動和識別的依據(jù)，更好地提高繼電保護系統(tǒng)的可靠性。將各類電氣元件的失效率引入，取值為50年，從而得出主變保護可靠度09.99999911。在220kV供電線路中，需要使用多種繼電保護單元，其結(jié)構(gòu)形式較為復(fù)雜，部分線路SV網(wǎng)采用冗余結(jié)構(gòu)，需要應(yīng)用4臺SV數(shù)據(jù)交換機，但110kV供電線路只采用2臺SV數(shù)據(jù)交換機，可以看出前者具有更好的可靠性。

6 智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性概述

6.1 繼電工程及其現(xiàn)場保護的應(yīng)用實踐

新型智能變電站繼電保護現(xiàn)場工作流程，對未來社會發(fā)展具有十分重要的意義。它既能滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活的需要，又能改善現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用。本文的具體意義如下。給大眾生活帶來更多方便。對公眾生活的影響日益擴大的繼電工程及其現(xiàn)場保護技術(shù)的整體應(yīng)用范圍日益擴大，對市民生活的影響逐漸增大，這一技術(shù)在輕軌和地鐵建設(shè)中的應(yīng)用，無疑為市民的交通帶來極大的方便，同時，報警、刷卡、銀行等生活設(shè)施中的繼電保護及現(xiàn)場保護等技術(shù)的應(yīng)用，無疑為市民的交通帶來極大的方便。因而隨著繼電工程和現(xiàn)場保護技術(shù)的發(fā)展，以及其技術(shù)應(yīng)用水平的提高，它將給公眾的日常生活帶來更多的方便，推動人類社會整體發(fā)展更加走向智能化、實地化和科學(xué)化。達(dá)到進(jìn)一步提高技術(shù)應(yīng)用水平。隨著繼電工程及其現(xiàn)場保護技術(shù)的發(fā)展，它迅速獲得了廣泛的市場需求，各行各業(yè)在各行業(yè)對繼電工程及其現(xiàn)場保護技術(shù)應(yīng)用需求的提升，對技術(shù)的應(yīng)用水平也提出了更高的要求，對技術(shù)的應(yīng)用和現(xiàn)場保護技術(shù)的全面擴展，使其得到快速廣泛的市場需求。

6.2 變壓器配置的保護

繼電保護系統(tǒng)中的變壓器，主要功能有以下兩個方面[2]：一是調(diào)節(jié)電壓，二是調(diào)節(jié)電流。變電所在進(jìn)行日常配電時，要確保電壓范圍適當(dāng)，才能保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、正常運行。因此從這個角度來看，電壓的限額需要根據(jù)實際情況進(jìn)行相應(yīng)的限定。電網(wǎng)在日常運行過程中，如果電壓承載量超過預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)或電壓直接不足，則直接影響整個變電站的穩(wěn)定、安全運行。因此，對變壓器系統(tǒng)的保護，對于變電站來說，是至關(guān)重要的。智能型變電所在繼電保護系統(tǒng)運行過程中對變壓器配置的保護問題，一般要求采用分布式配置方式，這樣既能使變電所在電力運行過程中分散系統(tǒng)壓力，又能充分避免變壓器電壓不足的場所[3]。后端設(shè)備的保護配置需要采用集中式的配置方式，這樣就可以根據(jù)實際情況選擇不同的配置方式，這也是增強繼電保護系統(tǒng)可靠性的重要途徑，而且在一定程度上降低客觀環(huán)境對電力運行造成的諸多負(fù)面影響。

6.3 線路的保護

分析保護線路系統(tǒng)的目的是盡可能地滿足繼電保護系統(tǒng)設(shè)計的各項要求。數(shù)字化電網(wǎng)的組成形式，主要是通過以太網(wǎng)，分析數(shù)據(jù)信息，領(lǐng)用SV、GOOSE等接口結(jié)合，實現(xiàn)相關(guān)電力信息系數(shù)據(jù)的輸入、輸出，從而使整個變電站更加數(shù)字化，運行過程更加高效化。

6.4 引進(jìn)防誤操作技術(shù)

高級防誤操作技術(shù)可顯著提高繼電保護的穩(wěn)定性，常用的防誤操作技術(shù)有兩種：一是就地防誤操作技術(shù)，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)突發(fā)性故障時，可在一段時間內(nèi)對其采取止損措施，從而提高系統(tǒng)的可靠性，工作人員在引進(jìn)該技術(shù)時可結(jié)合智能變電站的實際需要，合理設(shè)置暫停睡眠、設(shè)施解鎖等功能，同時還應(yīng)對正在操作的設(shè)備進(jìn)行常亮處理，從而提高系統(tǒng)的可靠性二是主動防誤操作技術(shù)，該技術(shù)一般是針對繼電保護中的母線，工作人員可先利用此項技術(shù)優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部的SV接收板，并結(jié)合繼電保護系統(tǒng)的電壓接收情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以提高繼電保護系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

6.5 提升管理的可靠性

采用繼電保護系統(tǒng)，提高系統(tǒng)保護功能，實現(xiàn)變電站的數(shù)字化建設(shè)。在變電運行中合理設(shè)置繼電保護裝置，確保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提高變電運行管理的可靠性。智能化變電站為社會工業(yè)生產(chǎn)、人民生活等領(lǐng)域提供電力。智能型變電所的日常工作易受外部因素的影響，因此，在進(jìn)行運維管理時，要充分考慮電磁兼容問題，發(fā)揮繼電保護系統(tǒng)的整體效果，削減不良因素，建立預(yù)警機制，及時對智能變電站的運維異常做出反應(yīng)。

7 結(jié)束語

總之，可靠的電力供應(yīng)是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，在我國的經(jīng)濟建設(shè)中起著舉足輕重的作用，目前智能電網(wǎng)的發(fā)展速度很快，智能變電站的建設(shè)成為主流，智能變電站帶來了技術(shù)的變革，對繼電保護提出了更高的要求，在電力系統(tǒng)安全可靠性方面發(fā)揮著重要作用。