楊華

摘 要：繼電保護(hù)系統(tǒng)是保障智能電網(wǎng)變電站安全運(yùn)行的重要技術(shù)支持，對(duì)于變電站智能化的建設(shè)起到了積極的促進(jìn)作用。當(dāng)前，我國(guó)智能電網(wǎng)不斷普及，與之相應(yīng)的變電站及繼電保護(hù)系統(tǒng)也不斷完善，有效增強(qiáng)我國(guó)電力的利用效率和電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)安全。本文主要通過(guò)變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的元件及結(jié)構(gòu)分析其可靠性，并對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的短板和薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行探討，并對(duì)相關(guān)問(wèn)題提出建議，以期為智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行維護(hù)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);系統(tǒng)可靠性;

1智能化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成

傳統(tǒng)的變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)是站控層、間隔層兩個(gè)層次的框架。隨著智能斷路器、電子式互感裝置技術(shù)的不斷成熟，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)展為站控層、間隔層及過(guò)程層三個(gè)層次的框架。運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的采集利用電子互感器替代了電磁式互感器，把數(shù)據(jù)信息通過(guò)合并單元處理，并采用特定的數(shù)據(jù)格式把信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送到繼電保護(hù)中。保護(hù)動(dòng)作控制單元中，智能終端主要用于接收測(cè)量控制裝置及保護(hù)裝置生成的跳合閘信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)斷路器動(dòng)作，再把斷路器跳合閘運(yùn)行信息回饋給繼電保護(hù)裝置。

1.1電子式互感器

傳統(tǒng)變電站互感器裝置采用電磁結(jié)構(gòu)方式，隨著光電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，數(shù)字化電氣測(cè)量裝置不斷應(yīng)用到變電站。電子互感器替代了電磁互感器，該互感器會(huì)根據(jù)是否應(yīng)用傳感頭來(lái)決定電源，可分為有源和無(wú)源兩個(gè)種類，可以克服傳統(tǒng)互感器在使用過(guò)程中存在的問(wèn)題，沒(méi)有磁飽和現(xiàn)象，從而提高對(duì)故障測(cè)量的準(zhǔn)確程度，使保護(hù)裝置可以準(zhǔn)確地動(dòng)作，可以保護(hù)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。光纜取代了原來(lái)的電纜，絕緣方式比較簡(jiǎn)單。此外，電子互感器占用的體積較小，重量較輕，可以輸出數(shù)字信號(hào)，使電站的二次系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中控制，為實(shí)現(xiàn)變電站的智能化創(chuàng)造條件，滿足了電氣計(jì)量和智能化發(fā)展的要求。不需要采用油質(zhì)進(jìn)行絕緣，提高了使用的安全性，避免出現(xiàn)火災(zāi)和爆炸事故。

1.2合并單元

合并單元的主要作用是把電子互感器傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行組合，采用一致的時(shí)間標(biāo)簽和指定的數(shù)據(jù)傳輸格式把采集到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到保護(hù)控制裝置，是過(guò)程層級(jí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾骷：喜卧c電子互感器可以實(shí)現(xiàn)很好的配合，是過(guò)程層關(guān)鍵的電氣元件，也是智能變電站重要的環(huán)節(jié)，并防止互感器和繼電保護(hù)裝置相互間產(chǎn)生復(fù)雜的接線，進(jìn)一步減少了建設(shè)成本，可以實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的數(shù)據(jù)共享。

1.3交換機(jī)

智能變電站應(yīng)用交換機(jī)建立網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交換，取代了傳統(tǒng)變電站利用電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞健＝粨Q機(jī)是通信網(wǎng)絡(luò)中重要的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)是數(shù)據(jù)鏈路層級(jí)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息幀的轉(zhuǎn)發(fā)。傳輸數(shù)據(jù)信息時(shí)，交換機(jī)可以形成可靠的數(shù)據(jù)渠道，控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的流量，從而保證數(shù)據(jù)幀可以實(shí)現(xiàn)快速交互，并通過(guò)交換地址表使信息在局域網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)傳輸。生成樹(shù)協(xié)議的應(yīng)用，有效解決了交換機(jī)不形成環(huán)路的問(wèn)題，防止出現(xiàn)廣播風(fēng)暴，使交換機(jī)相互間產(chǎn)生冗余鏈路，有效提升了智能電站穩(wěn)定性和安全性。

1.4智能終端

電子式互感器技術(shù)的成熟和應(yīng)用，再結(jié)合計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站斷路器運(yùn)行溫度、機(jī)構(gòu)動(dòng)作情況等的監(jiān)測(cè);通過(guò)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，可以準(zhǔn)確地識(shí)別出斷路的運(yùn)行狀態(tài);科學(xué)安排檢修時(shí)間，可以做到設(shè)備的狀態(tài)檢修，取代了原有的定期檢查和預(yù)防性試驗(yàn)。智能終端是變電站一次設(shè)備的智能控制組件，可以接收和處理繼電保護(hù)裝置傳輸?shù)奶祥l控制命令，采用斷路器裝置進(jìn)行開(kāi)斷。斷路器裝置上的運(yùn)行信息可以輸送到監(jiān)測(cè)裝置或站控層，工程技術(shù)人員采用遠(yuǎn)程方式了解斷路器的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

2如何提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性方案

2.1過(guò)程層繼電保護(hù)的重要性

迅速跳閘是該階段最為重要的系統(tǒng)功能，該過(guò)程對(duì)于變電站母線、變壓器以及輸電電路等可以實(shí)現(xiàn)全方位保護(hù)。在進(jìn)行保護(hù)功能設(shè)定的時(shí)候應(yīng)該做到的是將設(shè)備保護(hù)和系統(tǒng)保護(hù)體系的設(shè)定盡量簡(jiǎn)單。當(dāng)保護(hù)過(guò)程中所存在的波動(dòng)比較的時(shí)候才能保證在實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候如果出現(xiàn)變化不會(huì)影響繼電保護(hù)，這也是體現(xiàn)繼電保護(hù)穩(wěn)定性的方面之一。但是在進(jìn)行繼電保護(hù)的時(shí)候一次設(shè)備較多，因此在保護(hù)方案設(shè)定的時(shí)候要將開(kāi)關(guān)和其他必要硬件進(jìn)行區(qū)分，將其進(jìn)行獨(dú)立保護(hù)。同時(shí)可以做到利用不同的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電流的綜合控制。

2.2做好間隔層的繼電保護(hù)

雙重化裝置是提高間隔層繼電保護(hù)可靠性的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)集中配置后備保護(hù)。后備保護(hù)系統(tǒng)的存在不僅實(shí)現(xiàn)設(shè)備的保護(hù)同時(shí)也是對(duì)開(kāi)關(guān)失靈的保護(hù)，同時(shí)還能夠?qū)φ麄€(gè)設(shè)備范圍內(nèi)的線路進(jìn)行保護(hù)，再次基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)故障排查并進(jìn)行準(zhǔn)確診斷，對(duì)已發(fā)生故障做出最佳診斷，提出合理解決方案。

2.3線路保護(hù)工作的加強(qiáng)

智能變電站系統(tǒng)中為了更好的實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)，確保其安全性、穩(wěn)定性，在以上兩項(xiàng)工作完成之后還應(yīng)該做到的是實(shí)現(xiàn)線路強(qiáng)化保護(hù)。在進(jìn)行線路保護(hù)的時(shí)候所采取的方式是縱連差動(dòng)。主要保護(hù)方式有兩種，一種是集中式一種是后備式，兩種保護(hù)方式都可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)強(qiáng)化，不僅可以實(shí)現(xiàn)線路元件的保護(hù)，同時(shí)也可以對(duì)線路運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)量，做到可以實(shí)時(shí)掌握電路的運(yùn)行狀態(tài)，從而保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高繼電保護(hù)的可靠性。

2.4提高繼電保護(hù)的可靠性措施

過(guò)程層所進(jìn)行的繼電保護(hù)主要是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行，包括迅速跳閘以及對(duì)母線、輸電電路和變壓器等設(shè)備進(jìn)行的保護(hù)，保證整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)降低，確保電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性。優(yōu)化電網(wǎng)設(shè)備和裝置。因?yàn)樵谶^(guò)程層中主保護(hù)定值所出現(xiàn)的波動(dòng)相對(duì)較小，因此哪怕在電力系統(tǒng)中過(guò)程層運(yùn)行出現(xiàn)變化其波動(dòng)值的大小不會(huì)發(fā)生改變，如此可以保證電力系統(tǒng)可以穩(wěn)定的運(yùn)行。但是因?yàn)樵谠撓到y(tǒng)中有大量的一次設(shè)備應(yīng)用，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須將開(kāi)關(guān)和硬件進(jìn)行分離保證其獨(dú)立性，如此可以保證輸電電路以及母線可以實(shí)現(xiàn)更好的保護(hù)。所以說(shuō)為了更好的實(shí)現(xiàn)輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，應(yīng)該通過(guò)多段線路保護(hù)實(shí)現(xiàn)智能變電站和變壓器的保護(hù)，特別是在進(jìn)行站內(nèi)保護(hù)裝置的設(shè)置的時(shí)候應(yīng)該實(shí)現(xiàn)同步采樣，并且在實(shí)現(xiàn)采樣的前提下并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，保證所采集的數(shù)據(jù)是可靠的同時(shí)適應(yīng)性較強(qiáng)。

2.5可視化技術(shù)的應(yīng)用

故障的排除是保證繼電保護(hù)穩(wěn)定性和可靠性的張耀保障。而當(dāng)前飛速發(fā)展的信息技術(shù)是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)故障排查變得更加的容易。所使用的傳統(tǒng)的通過(guò)數(shù)據(jù)、表格以及圖形等方式所進(jìn)行的故障排查已經(jīng)無(wú)法滿足繼電保護(hù)的需求。而在繼電保護(hù)中通過(guò)對(duì)可視化技術(shù)的利用實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行故障分析。對(duì)于智能電網(wǎng)來(lái)說(shuō)信息傳輸故障的發(fā)生是在所難免的，因此在進(jìn)行錯(cuò)誤信息的排查時(shí)應(yīng)該保證所形成的故障波動(dòng)與中間節(jié)點(diǎn)文件所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是一致的，如此才能引導(dǎo)工作人員更加及時(shí)準(zhǔn)確的找到故障發(fā)生位置并結(jié)合導(dǎo)致故障發(fā)生的原因?qū)ζ洳扇♂槍?duì)性措施，提高故障排查效率。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著近年來(lái)我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，在信息技術(shù)深入發(fā)展的今天，智能變電站已成為我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。為了進(jìn)一步保障我國(guó)智能變電站的安全正常運(yùn)行，加強(qiáng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性成為當(dāng)前建設(shè)的重要內(nèi)容。通過(guò)對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析，從硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)中，采取有效措施增強(qiáng)該系統(tǒng)日常運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)而為我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展提供安全保障。

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