江蘇金智科技股份有限公司 吳 松

引言

我國的新型電網(wǎng)主要是智能電網(wǎng)，由先進(jìn)的控制技術(shù)、感應(yīng)測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)和物理網(wǎng)絡(luò)組成。盡管智能電網(wǎng)提供了高質(zhì)量的電力供應(yīng)，但對(duì)繼電保護(hù)的要求也更高，系統(tǒng)組件仍然面臨許多問題?？茖W(xué)合理優(yōu)化與繼電保護(hù)有關(guān)的智能變電站的保護(hù)技術(shù)，能夠保證智能變電站的安全運(yùn)行，提高智能變電站的運(yùn)行效率，促進(jìn)智能變電站的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。在智能變電站中，繼電保護(hù)技術(shù)是最重要的技術(shù)之一。

電力對(duì)社會(huì)發(fā)展至關(guān)重要，為有效提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行水平，必須加強(qiáng)對(duì)智能變電站的管理。變電站是集中后備保障的核心。利用協(xié)同技術(shù)的功能優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更大范圍的電網(wǎng)保護(hù)，為相鄰變電站和變電站本身提供保護(hù)措施。智能變電站的有效部署和應(yīng)用可以保證變電站的運(yùn)行，提高智能變電站的穩(wěn)定性。智能變電站過程層的建立，必須分析變電站主要設(shè)備的實(shí)際狀況。如變電站的主機(jī)屬于最新的智能設(shè)備，則需確定保護(hù)層的內(nèi)部設(shè)備。如主要設(shè)備是從現(xiàn)有設(shè)備改裝而來，防護(hù)就須安裝在接收機(jī)的控制柜中。與傳統(tǒng)變電站控制系統(tǒng)相比，繼電保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用效率更高、更方便，可對(duì)變電站系統(tǒng)進(jìn)行整體動(dòng)態(tài)控制，大大提高變電站數(shù)字化升級(jí)水平。

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，智能化變電站的發(fā)展也非常迅速，在此過程中，必須不斷創(chuàng)新和提升繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用效果，從而確保智能變電站的安全運(yùn)營，本文對(duì)此進(jìn)行了深入的分析。

1 智能變電站的特點(diǎn)

1.1 具有良好的交互性

智能變電站最重要的作用是信息處理智能化，智能變電站在工作中通過互聯(lián)網(wǎng)等信息處理技術(shù)，有效地處理了進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，然后將安全準(zhǔn)確的信息傳送到網(wǎng)絡(luò)中。此外，智能變電站不僅提供了網(wǎng)絡(luò)的反饋，且與更復(fù)雜、更先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行了有效的交互，利用他們的智力特性。因此，智能變電站的高交互性保證了網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行。

1.2 具有良好的可靠性

高可靠性是智能變電站的基本要求之一。智能變電站是一個(gè)完整的系統(tǒng)，如某個(gè)特定元素或?qū)ο蟪霈F(xiàn)故障，也可能影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。因此智能變電站的設(shè)備可靠性非常高，能有效確保系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行；具有良好的低碳環(huán)保效果。智能變電所使用的電纜已被現(xiàn)有的普通電纜改為更環(huán)保的光纜，而傳統(tǒng)的充油變壓器已成為電子變壓器。這些裝置的更換有效地降低了變電站的運(yùn)行成本，降低了能耗，改善了環(huán)境污染。

1.3 智能變電站繼電保護(hù)優(yōu)勢(shì)

智能變電站利用網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)備之間的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)裝置之間的數(shù)據(jù)交換和通信。在程序?qū)又?，可將變壓器等輔助線路的繼電保護(hù)配置為一級(jí)，實(shí)現(xiàn)與MCU 的智能交互，無需使用開關(guān)即可提供對(duì)信息資源的訪問。系統(tǒng)總線繼電保護(hù)配置可實(shí)現(xiàn)區(qū)間級(jí)，交換機(jī)必須支持對(duì)相關(guān)設(shè)備信息的訪問；智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可有效保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)備保護(hù)可在電網(wǎng)外進(jìn)行。線路主體的繼電保護(hù)，無需開關(guān)，可獲得間隙信息，也可與智能MU 設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)自主操作，防止出現(xiàn)系統(tǒng)繼電保護(hù)誤操作現(xiàn)象。

2 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)所面臨的若干問題

2.1 計(jì)算失誤及人為失誤

計(jì)算誤差是繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)整誤差計(jì)算的情況，會(huì)對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，是目前智能電網(wǎng)的主要安全問題。除計(jì)算誤差外，如果控制模塊繼電保護(hù)系統(tǒng)安裝程序沒有按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)正確連接繼電器，或安裝過程中系統(tǒng)操作員有輕微缺陷，可能導(dǎo)致繼電通信保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生故障?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示，在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)面臨的主要問題中，約有40%由人為因素引起，需引起相關(guān)人員的重視。

2.2 設(shè)備故障問題

電力設(shè)備是促進(jìn)繼電保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，但由于智能變電站需長(zhǎng)期運(yùn)行、過載較大，繼電設(shè)備的保護(hù)受到外部環(huán)境因素的影響，不可避免地會(huì)出現(xiàn)老化、磨損等問題，導(dǎo)致不能及時(shí)糾正的錯(cuò)誤，必然會(huì)影響信號(hào)的穩(wěn)定性，從而影響報(bào)告結(jié)果的準(zhǔn)確性。智能變電站繼電保護(hù)裝置故障原因可分為人為因素和環(huán)境因素，其中一個(gè)原因是智能繼電保護(hù)在戶外運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，既有外部氣候因素，也有自然因素。例如濕度、溫度和腐蝕性物質(zhì)的變化會(huì)對(duì)設(shè)備造成直接影響，不僅妨礙設(shè)備的正常運(yùn)行，還可能導(dǎo)致設(shè)備短路。另外，導(dǎo)致繼電保護(hù)設(shè)備故障的人為因素一般表現(xiàn)為從業(yè)人員綜合素質(zhì)不足，設(shè)備實(shí)際使用缺乏專業(yè)性或操作不明確，影響了設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化[1]。

2.3 設(shè)備的接口連接線缺少規(guī)范性

與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站的建設(shè)運(yùn)行難度大得多，需要大量的互通設(shè)備，不同類型的設(shè)備須通過適當(dāng)?shù)木€路連接，從而使智能變電站運(yùn)行正常。但在實(shí)踐中，為了滿足不同設(shè)備的互連，需要使用大量的線路，在這種情況下每個(gè)設(shè)備都必須有足夠的接口，這就需要提供不同設(shè)備的接口，從而給智能變電站的相關(guān)工作人員帶來了一定的困難。

2.4 外部環(huán)境的影響

在智能變電站建設(shè)中許多電子變壓器被用作外部節(jié)點(diǎn)，但由于客觀的限制，這些外部要素受到環(huán)境的極大干擾。如果將這類電子變壓器內(nèi)置在外部環(huán)境中，可能會(huì)出現(xiàn)操作錯(cuò)誤，從而可能導(dǎo)致智能變電站的錯(cuò)誤信息。因此，外部條件對(duì)電子變壓器的干擾不僅在一定程度上降低了智能變電站的工作質(zhì)量和工作效率，也在一定程度上增加了智能變電站的負(fù)荷。

2.5 智能化水平存在不足

在現(xiàn)階段，我國的一些部門對(duì)智能變電站沒有全面的了解，因此只能將其理解為一個(gè)簡(jiǎn)單的概念，這也導(dǎo)致大多數(shù)智能變電站建設(shè)是在傳統(tǒng)變電站的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造得來、并運(yùn)用智能變電站模式進(jìn)行運(yùn)行。由于智能變電站對(duì)涉及的各種設(shè)備、尤其是繼電保護(hù)裝置的要求很高，這種類型的智能變電站不能實(shí)現(xiàn)真正的智能化。因此，我國部分智能變電站的智能化水平不高。

2.6 管理效率較低

保護(hù)智能變電站不受繼電保護(hù)涉及大量管理工作，也是行業(yè)管理的難點(diǎn)，但考慮到我國智能變電站保護(hù)繼電系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)施，控制效率不容樂觀。在很多具體的行政單位，如果沒有專職人員，當(dāng)然難以提高行政工作的效率。此外，電力行業(yè)大量的技術(shù)手段對(duì)管理具有特殊的意義。專業(yè)人員是智能變電站運(yùn)行的關(guān)鍵，人員綜合素質(zhì)也將是智能變電站運(yùn)行效率的重要基礎(chǔ)。但目前很多智能變電站工作人員的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)還存在一定的缺陷，也這也是智能變電站發(fā)展的主要障礙之一。

3 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)管理措施

3.1 加強(qiáng)繼電保護(hù)設(shè)備管理力度

由于設(shè)備在繼電保護(hù)系統(tǒng)方面非常重要，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)提高對(duì)關(guān)鍵因素的認(rèn)識(shí)。在進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)備的采購時(shí)，需要加強(qiáng)設(shè)備質(zhì)量的檢驗(yàn)，確保設(shè)備質(zhì)量符合變電站的實(shí)際要求。由于設(shè)備長(zhǎng)期在外部環(huán)境當(dāng)中運(yùn)行，需要與其他因素一起采取保護(hù)措施，以有效降低故障風(fēng)險(xiǎn)。通過控制系統(tǒng)的布局，管理人員可以提高故障檢測(cè)的效率，加快檢測(cè)速度。在設(shè)備使用過程中，還需要制定相應(yīng)的維護(hù)計(jì)劃，識(shí)別和消除隱藏的安全隱患，從而有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命、提高工作效率，確保智能變電站的穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

3.2 加強(qiáng)繼電保護(hù)工作的細(xì)節(jié)過程

為了保證智能變電站繼電保護(hù)的有效實(shí)施，需要逐步完善閉鎖系統(tǒng)的運(yùn)行。對(duì)保護(hù)系統(tǒng)中的變壓器、輸電線路等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，最大限度地減少系統(tǒng)異常的發(fā)生。合理分配系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布局，并據(jù)此分析和安排系統(tǒng)的主要功能。由于配置系統(tǒng)主保護(hù)時(shí)出現(xiàn)的問題可變性很小，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)波動(dòng)小，響應(yīng)過程相對(duì)簡(jiǎn)單。智能變電站系統(tǒng)中充滿了大量一次性設(shè)備，必須控制這些一次性設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并相應(yīng)地將其與軟件分離。其中最可靠的是環(huán)形結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中母線保護(hù)的可靠性相對(duì)較低，在整個(gè)運(yùn)行過程中可靠性降低，因此必須升級(jí)母線保護(hù)。

3.3 規(guī)范設(shè)備的接口設(shè)置

目前，我國在智能變電站建設(shè)過程中采購的電氣設(shè)備主要是國外制造，這些國外采購的電氣設(shè)備非常先進(jìn)，但這些設(shè)施的設(shè)計(jì)理念、接口的位置和形狀與我國變電站的運(yùn)行條件大不相同，這些客觀條件使負(fù)責(zé)人在采購過程中必須充分考慮我國變電站設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，并在此基礎(chǔ)上對(duì)智能變電站電氣設(shè)備的使用進(jìn)行一系列優(yōu)化，規(guī)范接口管理。適當(dāng)減少電氣設(shè)備數(shù)量和優(yōu)化接口，可在一定程度上降低智能變電站電氣設(shè)備運(yùn)行步驟，提高運(yùn)行效率，提高智能變電站的智能化水平。

3.4 加強(qiáng)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

鑒于我國信息和數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，人工操縱必然會(huì)產(chǎn)生一些誤差，為避免和減少智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的故障發(fā)生，以減少一般人為錯(cuò)誤造成的損壞。目前，高度發(fā)展的數(shù)字技術(shù)已經(jīng)得到有效應(yīng)用。應(yīng)用數(shù)字技術(shù)可以提高變壓器的傳輸性能，降低故障率，消除二次短路，實(shí)現(xiàn)電流互感器保護(hù)、二次回路接地和變壓器故障消除。同時(shí)，數(shù)字化技術(shù)能夠提供準(zhǔn)確、及時(shí)的電能信息傳輸，從而提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

3.5 提高運(yùn)作操作精準(zhǔn)性

在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，應(yīng)采取措施提高操作人員的操作精度，減少故障的發(fā)生。作為相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新的一部分，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的專業(yè)操作人員必須加強(qiáng)對(duì)專業(yè)知識(shí)和實(shí)際操作能力的探索。特別是要進(jìn)一步加強(qiáng)二次設(shè)計(jì)和防護(hù)原理的研究，掌握理論知識(shí)和實(shí)踐能力。同時(shí)要提高專業(yè)水平，按照具體任務(wù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開展工作，確保工作的嚴(yán)謹(jǐn)性和準(zhǔn)確性，杜絕疏忽。

3.6 提高對(duì)智能變電站校驗(yàn)的重視

在長(zhǎng)期發(fā)展中，智能變電站的變化更加突出，驗(yàn)證重點(diǎn)在變化過程中發(fā)生變化。首先，要完善檢查機(jī)制，加強(qiáng)對(duì)柔性平臺(tái)可靠性的檢查，保證檢查結(jié)果在檢查過程中的準(zhǔn)確性，強(qiáng)調(diào)智能終端的完整性、安全性和可靠性。在實(shí)際檢查過程中，檢查人員必須以合理的方式完成檢查，該項(xiàng)校驗(yàn)完成后，還需要檢查變電站的合并單元。在此過程中，研究人員應(yīng)深入研究相關(guān)技術(shù)，優(yōu)化認(rèn)證流程，為圓滿完成任務(wù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.7 提前做好出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)可能性方案

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是繼電保護(hù)服務(wù)的重要組成部分，在對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行維修之前，維修人員必須對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并根據(jù)維護(hù)過程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)檢查和識(shí)別，并根據(jù)調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，最終完成了風(fēng)險(xiǎn)定義表，以便后期進(jìn)行有效處理。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需要豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，整個(gè)維修過程必須在安全管理的框架內(nèi)進(jìn)行。如維修工程量大、風(fēng)險(xiǎn)增加，則須改善維修程序，嚴(yán)格遵守相關(guān)的維護(hù)程序，并為用戶制定專用指南，包括所有維修項(xiàng)目及維修程序。

3.8 可視化技術(shù)的運(yùn)用

要使智能變電站繼電保護(hù)的可靠性得到有效提高，必須及時(shí)有效的排除故障。盡管在信息技術(shù)方面取得了重大進(jìn)展，但許多保護(hù)繼電器仍然使用數(shù)據(jù)表來監(jiān)測(cè)和消除操作錯(cuò)誤。在智能變電站中，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行情況，并進(jìn)行誤差數(shù)據(jù)的預(yù)警和采集。智能變電站在運(yùn)行過程中，可能因信息傳輸問題出現(xiàn)故障，因此為了保證繼電保護(hù)裝置的可靠性，必須檢查通信系統(tǒng)的故障信息，使繼電保護(hù)啟動(dòng)時(shí)獲得的中間節(jié)點(diǎn)與錯(cuò)誤波重合。在繼電保護(hù)失敗的情況下，需要從中間節(jié)點(diǎn)文件中收集準(zhǔn)確的信息，分析誤差原因，為幫助工作人員實(shí)現(xiàn)故障排除提供準(zhǔn)確信息，制定實(shí)用的糾錯(cuò)解決方案。

綜上，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)在我國網(wǎng)絡(luò)安全中起著十分重要的作用，為了進(jìn)一步提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，并為用戶提供更高質(zhì)量的電力，相關(guān)從業(yè)人員必須更加細(xì)致地分析不同變電站的系統(tǒng)狀態(tài)，重視系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)和容易出現(xiàn)問題的位置，在此基礎(chǔ)上制定科學(xué)合理的配置方案，以確保繼電系統(tǒng)的可靠性，確保國家電網(wǎng)的安全運(yùn)行。