皮震
(國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司咸寧供電公司,湖北 咸寧 437400)
繼電保護(hù)系統(tǒng)智能化水平以及運(yùn)行穩(wěn)定性,對(duì)變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性有著直接的影響,變電站作為電網(wǎng)智能化建設(shè)最為關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn),要想實(shí)現(xiàn)變電站智能化,則要把信息化與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)相結(jié)合,在這兩種技術(shù)中,電子元器件與智能設(shè)備的數(shù)量是比較多的,必須要做到所有的元器件與設(shè)備都要保證其安全、穩(wěn)定與可靠性。變電站在運(yùn)行過(guò)程中客觀條件、數(shù)據(jù)以及環(huán)境因素等方面的某些改變都將對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生影響。為了使整個(gè)系統(tǒng)能夠避免電壓和電流所造成的損失,繼電保護(hù)系統(tǒng)會(huì)在出現(xiàn)故障的時(shí)候起到隔離的作用,以此來(lái)增加了整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。因此,繼電保護(hù)系統(tǒng)是否穩(wěn)定,直接影響著整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況,需要努力提升系統(tǒng)的可靠性。
電子互感器作為變電站中的關(guān)鍵組成部分,通過(guò)科技的進(jìn)步,已經(jīng)變成了現(xiàn)代化電子互感器。與傳統(tǒng)電磁變壓器相比,電子互感器的使用具有絕緣簡(jiǎn)單、瞬態(tài)特性良好和鐵磁共振等優(yōu)點(diǎn),能準(zhǔn)確地傳輸一次電氣信息,對(duì)保護(hù)設(shè)備的正確運(yùn)行提供準(zhǔn)確的信息,以確保變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析,電子互感器配備合適的光纜,在解決變壓器二次加載時(shí)節(jié)省了成本。智能變電站運(yùn)行中收集的網(wǎng)絡(luò)信息將發(fā)送到熱核裝置。熔化單元接收到的信息來(lái)自電子互感器等,信息通過(guò)計(jì)算去除,將錯(cuò)誤信息和單元數(shù)據(jù)結(jié)合,糾正信息中的錯(cuò)誤,然后將信息傳輸?shù)较鄳?yīng)的保護(hù)裝置。因此,融合單元能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息進(jìn)行預(yù)處理,使得保護(hù)裝置能夠利用精確信息來(lái)解決不同設(shè)備接線難題,從而能夠確保變電站運(yùn)行穩(wěn)定,減少變電站實(shí)際運(yùn)行成本。
在正常運(yùn)行狀態(tài)下,系統(tǒng)采集的任何電網(wǎng)數(shù)據(jù)和信息,都將被電子式互感器準(zhǔn)確地反饋到相應(yīng)的合并單元,合并單元所扮演的角色,就是為接收這些來(lái)自電子式互感器所反饋的數(shù)據(jù)信息,當(dāng)合并單元完成數(shù)據(jù)信息的收集工作之后,就會(huì)自動(dòng)地將這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行重新整合處理。另外,合并單元也可以把錯(cuò)誤格式轉(zhuǎn)換處理后,向保護(hù)裝置內(nèi)部系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)信息,為增強(qiáng)智能變電站運(yùn)行可靠性提供有利條件,在此基礎(chǔ)上,合并單元可以靈活處理相關(guān)設(shè)備間接線問(wèn)題,對(duì)于減少維護(hù)成本有著重要作用[1]。
智能變電站與傳統(tǒng)變電站不同,其采用的是由交換機(jī)搭建的網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)。交換器作為通訊網(wǎng)路的關(guān)鍵設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)就是在數(shù)據(jù)鏈水平上,完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒓夹g(shù)。在傳輸數(shù)據(jù)時(shí),交換器能建立可靠數(shù)據(jù)通道,可以有效地控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流,并保證數(shù)據(jù)幀間的快速交互,還能通過(guò)局域網(wǎng)內(nèi)交換地址表進(jìn)行信息傳遞。另外,采用生成樹(shù)協(xié)議,可以有效避免交換機(jī)不形成回路,規(guī)避廣播風(fēng)暴的發(fā)生,并且在交換機(jī)間建立冗余鏈路等問(wèn)題,從而能夠保障智能電廠運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。
智能終端包含了信息數(shù)字化、智能化控制、狀態(tài)可視化等功能。數(shù)字化具有通信功能,它必須把一次設(shè)備的狀態(tài)、控制命令等轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),和二次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。智能化控制是體現(xiàn)變電站設(shè)備智能化程度的一個(gè)重要標(biāo)志。智能化控制是反映變電站設(shè)備智能化水平的重要指標(biāo),主要接收和處理測(cè)控設(shè)備發(fā)出的命令,并對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作,智能終端用于間隔相應(yīng)的主要設(shè)備。狀態(tài)可視化的特點(diǎn)是不同于傳統(tǒng)設(shè)備的另一個(gè)特性,它可以收集各種信息,例如溫度、壓力、絕緣、機(jī)械性能和一次設(shè)備的狀態(tài)。該智能終端能夠較好地解決斷電后出現(xiàn)的過(guò)早檢測(cè)不準(zhǔn)等問(wèn)題,對(duì)變電站運(yùn)行信息進(jìn)行總結(jié),有利于技術(shù)人員對(duì)變電站運(yùn)行情況的掌握,并利用重要信息進(jìn)行系統(tǒng)故障檢測(cè),最終制定有針對(duì)性的方案來(lái)解決停電的情況。
前期階段的設(shè)備管理工作會(huì)涉及如設(shè)計(jì)、計(jì)劃、裝置、測(cè)試等多個(gè)方面的內(nèi)容,后期階段的設(shè)備管理工作由使用、維護(hù)、升級(jí)等多個(gè)方面內(nèi)容共同組成。在實(shí)際開(kāi)展智能變電站運(yùn)行維護(hù)工作時(shí),存在設(shè)備管理方面的問(wèn)題,不僅缺乏人力和物力資源的支持,也會(huì)產(chǎn)生機(jī)電設(shè)施與維護(hù)設(shè)備處于相互獨(dú)立的狀態(tài),導(dǎo)致實(shí)際開(kāi)展的故障運(yùn)維管理工作缺乏針對(duì)性和有效性。由于變電站的維修部門(mén)并未深刻認(rèn)識(shí)到自身工作的重要性,因此在實(shí)際開(kāi)展創(chuàng)新和改造工作時(shí)便無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際的要求,導(dǎo)致設(shè)備不能滿(mǎn)足智能變電站的運(yùn)行要求,從而阻礙了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[2]。
在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的操作環(huán)節(jié)中,在定制整定計(jì)算時(shí),一旦發(fā)生計(jì)算錯(cuò)誤,將嚴(yán)重威脅到繼電保護(hù)系統(tǒng)的整體安全。因受到人為因素的影響,系統(tǒng)在運(yùn)行中也會(huì)出現(xiàn)故障。在實(shí)踐中,如果安裝人員操作失誤、接線達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),或者運(yùn)行出現(xiàn)偏差等情況,則確保不了操作的準(zhǔn)確度,從而增加了繼電保護(hù)系統(tǒng)故障的危險(xiǎn)性,因此必須要提高運(yùn)行人員的技能水平。
智能化變電站從整體上來(lái)說(shuō),智能設(shè)備的覆蓋范圍更廣,這就對(duì)電力數(shù)據(jù)的信息處理以及傳輸速度都提出了更高的要求。在繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),當(dāng)遇到電力數(shù)據(jù)信息傳輸受阻的情況時(shí),會(huì)及時(shí)引起相關(guān)指令的無(wú)效響應(yīng)反饋,這樣便會(huì)影響到電力系統(tǒng)的正常工作。另外,在與相關(guān)設(shè)備或者其他傳輸介質(zhì)相連接的光纖線路發(fā)生故障時(shí),極易對(duì)數(shù)據(jù)傳輸造成影響,從而給電力數(shù)據(jù)信息傳輸效率帶來(lái)負(fù)面影響,還會(huì)影響智能變電站的正常工作,同時(shí)也增加了經(jīng)濟(jì)成本。
在智能變電站的信號(hào)傳輸過(guò)程中,需要建立先前仿真所建立的數(shù)字模型。設(shè)備發(fā)射信號(hào)時(shí),區(qū)域網(wǎng)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),并對(duì)同類(lèi)信息進(jìn)行匯總,以保證在保持設(shè)備穩(wěn)定的基礎(chǔ)上提高設(shè)備的工作效率。然而,現(xiàn)有變電站信息傳輸方式的實(shí)施,反映出安全防護(hù)性能差的缺陷。由于變電站易受外界因素影響,系統(tǒng)在信息傳輸過(guò)程中運(yùn)行不好,降低了信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。綜上所述,在自動(dòng)化變電站的建設(shè)過(guò)程中,考慮系統(tǒng)的安全性能是非常重要的。
從智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的總體情況來(lái)看,一般對(duì)時(shí)參照主要是依靠衛(wèi)星信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn),但由于天氣和地理位置的變化,都會(huì)影響到時(shí)鐘的守時(shí)能力,繼而造成數(shù)據(jù)結(jié)果出現(xiàn)偏差。因此,要根據(jù)實(shí)際情況,確定最佳拉入同步策略,從而改善時(shí)鐘的守時(shí)能力。但在同步系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,當(dāng)時(shí)鐘同步信號(hào)輸出到合并單元時(shí),會(huì)受到一些干擾因素影響,繼而發(fā)生異常跳變,因此這對(duì)于合并單元輸出帶有同步品質(zhì)因數(shù)的穩(wěn)定性和連續(xù)性提出了更高的要求,以確保設(shè)備所受影響得以有效降低。
智能變電站運(yùn)行過(guò)程中,一旦發(fā)生系統(tǒng)故障,系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出自動(dòng)報(bào)警,繼電保護(hù)裝置能夠確定智能變電站中能源數(shù)據(jù),對(duì)信息進(jìn)行分類(lèi)存儲(chǔ),并且明確定位故障進(jìn)行響應(yīng)。系統(tǒng)分析模塊將利用故障前后的數(shù)據(jù)完成初步的故障診斷,然后恢復(fù)智能變電站內(nèi)部繼電保護(hù),對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。報(bào)警裝置的運(yùn)行情況關(guān)系到自動(dòng)化水平,在變電站建設(shè)過(guò)程中,要提高自動(dòng)報(bào)警功能,才能確保繼電保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。加強(qiáng)報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)診斷與自動(dòng)識(shí)別研究與開(kāi)發(fā),提高了變電站故障排除速度與診斷準(zhǔn)確率,對(duì)變電站供電系統(tǒng)起到了保護(hù)作用,保障了智能變電站的平穩(wěn)運(yùn)行[3]。
在智能變電站的運(yùn)作中,運(yùn)維人員一定要充分利用設(shè)備探測(cè)信息,將智能終端和集成設(shè)備分開(kāi),在這個(gè)過(guò)程中,使用大型內(nèi)部指令交換機(jī),以科學(xué)的視角調(diào)整和管理公共交換機(jī)和專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò),并對(duì)各類(lèi)組裝中的軟、硬材料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作,重點(diǎn)關(guān)注智能終端的現(xiàn)場(chǎng)操作和運(yùn)行。在系統(tǒng)維護(hù)時(shí),要嚴(yán)格按照系統(tǒng)的特殊要求進(jìn)行處理和整合,建立一套從設(shè)施消缺、運(yùn)行支持、狀態(tài)評(píng)估等多個(gè)層次的規(guī)范運(yùn)行指南,以最大限度地發(fā)揮核心技術(shù)的監(jiān)控能力。另外,隨著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和變革,智能化變電站的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行規(guī)程也會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的調(diào)整和更新,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)是狀態(tài)檢修工作的前提,在智能變電站中,無(wú)論是交流取樣還是維護(hù)輸出回路,都需要在檢測(cè)環(huán)節(jié)中完成,從而提升設(shè)備狀態(tài)評(píng)測(cè)的質(zhì)量。
繼電保護(hù)裝置在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中占據(jù)著舉足輕重的地位,但是從實(shí)際運(yùn)行情況上看,繼電保護(hù)裝置的內(nèi)部狀況比較復(fù)雜,在實(shí)際操作過(guò)程中,故障風(fēng)險(xiǎn)較高,因此,需要科學(xué)選購(gòu)設(shè)備,對(duì)設(shè)備的安裝質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān),明確繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際要求,以便嚴(yán)格落實(shí)質(zhì)量檢查,確保裝置使用性能得到有效發(fā)揮。為了保證設(shè)備的質(zhì)量滿(mǎn)足繼電保護(hù)系統(tǒng)的需求,應(yīng)從靈敏性、安全性以及可靠性等多個(gè)角度來(lái)保證設(shè)備選型的科學(xué)性。在設(shè)備安裝完畢之后,需要按照標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試,從各個(gè)方面對(duì)設(shè)備的質(zhì)量及性能進(jìn)行檢驗(yàn),以保證設(shè)備具有較好的適用性,并能穩(wěn)定、安全地運(yùn)行,這樣才能夠使繼電保護(hù)裝置在實(shí)際工作過(guò)程中有效減少出現(xiàn)故障的概率。同時(shí),還要時(shí)刻注意繼電保護(hù)裝置的具體情況,當(dāng)檢測(cè)到保護(hù)定值和二次回路的變化時(shí),要及時(shí)地進(jìn)行判定,要保證采用的處理方案具有針對(duì)性與有效性,從而保證繼電保護(hù)裝置能夠穩(wěn)定、安全地運(yùn)行[4]。
繼電保護(hù)系統(tǒng)所發(fā)揮的作用,很大一部分都是通過(guò)間隔層繼電保護(hù)反映出來(lái)的,因此,增強(qiáng)間隔層繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性,是促進(jìn)繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的最主要渠道。具體而言,間隔層繼電保護(hù)的內(nèi)容主要包括如下多項(xiàng)設(shè)備,如端母線、后備設(shè)備以及線路控制開(kāi)關(guān)等。在此基礎(chǔ)上,再對(duì)系統(tǒng)中的故障進(jìn)行分析處理,最終將問(wèn)題予以解決。此外,間隔層繼電保護(hù)的可靠性得以保證,電壓的配置也會(huì)更加智能化,可以根據(jù)電流系統(tǒng)的實(shí)際需求調(diào)控電壓的供給量,這也是最為高效、最為有效的電壓配置方案。因此,提升間隔層繼電保護(hù)的可靠性,是提升繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的重要手段。
充分利用數(shù)字化技術(shù)與信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì),可降低繼電保護(hù)系統(tǒng)中的阻礙,以此來(lái)有效規(guī)避故障問(wèn)題的發(fā)生,從而能夠保障繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。技術(shù)人員可以利用數(shù)字化技術(shù)來(lái)全面把握系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),并通過(guò)優(yōu)化互感器的方式來(lái)提升其傳輸性能,不僅可以進(jìn)一步提升智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸精準(zhǔn)程度,還可以有效避免二次回路發(fā)生短路,以及電流互感器保護(hù)的故障問(wèn)題,為智能變電站的穩(wěn)定性以及運(yùn)行安全提供優(yōu)良的條件[5]。
為了維護(hù)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性與安全性,可以提高系統(tǒng)的冗余性。首先,可采用以太網(wǎng)交換機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在三個(gè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,形成網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求。其次,總線結(jié)構(gòu)可以采用交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,它具有降低線路連接的功能,但是冗余程度相對(duì)較低,所以在實(shí)踐中,可采用延長(zhǎng)時(shí)間、增加靈敏度、增加冗余等方法。環(huán)狀結(jié)構(gòu)回路中的任意一點(diǎn)都能提供冗余,與以太網(wǎng)的交換機(jī)相結(jié)合,既能增加繼電器的冗余,又能在一定的時(shí)限內(nèi)控制網(wǎng)絡(luò)的重建,但由于采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)所需的時(shí)間較長(zhǎng),執(zhí)行起來(lái)相對(duì)緩慢,而且會(huì)影響到系統(tǒng)的重構(gòu)。一旦主開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障,信號(hào)傳輸就會(huì)受到干擾,可靠性也會(huì)降低,因此不太適合大規(guī)模的推廣。為了提高變電站的安全可靠度,必須提高其冗余度,因此在選用繼電保護(hù)的基礎(chǔ)上,要根據(jù)實(shí)際情況,比較各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣,從而確定適合的體系結(jié)構(gòu)。
綜上所述,智能變電站是現(xiàn)代變電站的建設(shè)和發(fā)展方向,作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分,繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到多方面因素的影響,通過(guò)結(jié)合實(shí)際智能變電站的結(jié)構(gòu)和繼電保護(hù)裝置的組成部分進(jìn)行分析,采用提高可靠性的措施,來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性,從而促進(jìn)電力事業(yè)的不斷發(fā)展。