智能變電站繼電保護(hù)可靠性研究

孫鵬?王棟?劉永

摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們對(duì)電力能源需求量日益增加，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模也隨之?dāng)U大。智能電網(wǎng)作為提高電力企業(yè)服務(wù)質(zhì)量，提供優(yōu)質(zhì)能源的重要途徑，受到人們廣泛關(guān)注。然而，我國(guó)智能變電站在運(yùn)行過(guò)程中，面臨大功率、遠(yuǎn)程電力輸送等一系列工作難點(diǎn)，這對(duì)變電站繼電保護(hù)可靠運(yùn)行提出了挑戰(zhàn)。因此，加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)可靠性的研究十分必要。本文將對(duì)智能變電站繼電保護(hù)進(jìn)行分析和研究，并提出提高智能變電站繼電保護(hù)可靠性的有效對(duì)策，從而促進(jìn)我國(guó)電力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);可靠性

前言

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)電力領(lǐng)域也加大了技術(shù)投入，積極新建智能變電站，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、大功率輸電目標(biāo)提供了有利支持，是我國(guó)電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化建設(shè)目標(biāo)的具體表現(xiàn)。

1.智能變電站繼電保護(hù)

智能變電站是將電子技術(shù)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為基礎(chǔ)，突破傳統(tǒng)信息傳輸方式，豐富基本功能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化控制、分析決策等目標(biāo)，是變電站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化與智能化的具體體現(xiàn)。智能變電站具有數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化以及集成化等特征。數(shù)字化主要是指數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，運(yùn)用電子式互感器，達(dá)到數(shù)據(jù)采集數(shù)字化應(yīng)用的目標(biāo);集成化主要是指將間隔層的保護(hù)、測(cè)控等功能集中到一起，并用光纖取代傳統(tǒng)電纜接線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)主要集中在變電站的過(guò)程和間隔兩大層之中，主要包括電子式互感器、交換機(jī)以及智能終端等，在新技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，這些組織元件突破了傳統(tǒng)設(shè)備弊端，已經(jīng)逐漸朝著智能化方向發(fā)展，為提高變電站繼電保護(hù)安全、穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.可靠性原理

可靠性主要是指元件系統(tǒng)等在一定環(huán)境、時(shí)間范圍內(nèi)，無(wú)故障的完成規(guī)定功率，主要分為可修復(fù)與不可修復(fù)兩大類(lèi)，并通過(guò)三大指標(biāo)來(lái)衡量其可靠性：一，可靠度，主要是指系統(tǒng)及元件在規(guī)定條件之內(nèi)，在有限時(shí)間之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)規(guī)定功率的概率，是考察一個(gè)系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)之一;二，可用性，主要是指系統(tǒng)或者其他設(shè)備在較長(zhǎng)時(shí)間之內(nèi)，能夠完成所規(guī)定功能的能力，簡(jiǎn)而言之，就是其系統(tǒng)修復(fù)能力，如果系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)，能夠快速自動(dòng)修復(fù)，是具備較高可靠性的;三，平均失效時(shí)間，是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件下穩(wěn)定運(yùn)行到下一次發(fā)生故障的平均時(shí)間。通過(guò)這三個(gè)指標(biāo)，能夠真實(shí)地反映一個(gè)系統(tǒng)的可靠性[1]。

3.提高智能變電站繼電保護(hù)可靠性有效對(duì)策

3.1以太網(wǎng)冗余性

增加系統(tǒng)冗余性能夠有效確保變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，主要通過(guò)兩個(gè)途徑能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)。一方面：以太網(wǎng)交換機(jī)中的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)為實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)控提供了支持和幫助，通過(guò)利用多種模式，能夠?qū)崿F(xiàn)不同的目標(biāo)，例如：IEEE802.3x全雙工模式不僅能夠有效控制數(shù)據(jù)傳輸流量，還能夠避免數(shù)據(jù)信息丟失;IEEE802.1Q虛擬局域網(wǎng)技術(shù)是一項(xiàng)新型技術(shù)，能夠?qū)?shí)時(shí)性所要求的不同IDE按照要求區(qū)分開(kāi)，并將其分到不同的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制目標(biāo);診聽(tīng)過(guò)濾技術(shù)能夠?qū)ο嚓P(guān)信息進(jìn)行篩選、過(guò)濾，確保信息能夠發(fā)送至請(qǐng)求的IDE中[2]。

另一方面，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求是由三個(gè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，實(shí)現(xiàn)提高變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性目的。首先，總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，總線(xiàn)結(jié)構(gòu)通過(guò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳送任務(wù)，能夠有效減少接線(xiàn)，但是，相比較而言，其冗余度較差，在使用過(guò)程中，需要延長(zhǎng)時(shí)間來(lái)增加其敏感度以達(dá)到目的;其次，環(huán)形結(jié)構(gòu)，與總線(xiàn)結(jié)構(gòu)類(lèi)似，其環(huán)路上的任意一點(diǎn)都能夠提供不同程度的冗余，將其與以太網(wǎng)交換機(jī)有機(jī)結(jié)合，能夠出現(xiàn)管理交換機(jī)，也就是生成樹(shù)協(xié)議，這種結(jié)構(gòu)能夠?yàn)槔^電系統(tǒng)運(yùn)行提供物理中斷的冗余度，并將網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)控制在一定時(shí)間范圍內(nèi)，然而，環(huán)形結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中存在的弊端主要是收斂時(shí)間問(wèn)題，收斂時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法快速完成任務(wù)，影響系統(tǒng)重構(gòu);最后，星型結(jié)構(gòu)，星型結(jié)構(gòu)是一種等待時(shí)間較短的結(jié)構(gòu)，比較適用于較高場(chǎng)合，沒(méi)有冗余度，但是，如果主交換機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)故障，會(huì)影響信息傳送，相比之下，其可靠性較低，不建議推廣和普及。因此，變電站在選擇繼電保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架時(shí)，需要結(jié)合自身實(shí)際情況，比較優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，選擇合適的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性。

3.2環(huán)形結(jié)構(gòu)母線(xiàn)保護(hù)可靠性

環(huán)形結(jié)構(gòu)作為可靠性較高的結(jié)構(gòu)，將其運(yùn)用到母線(xiàn)保護(hù)裝置中具有十分重要的意義。通過(guò)分析，并采取最小路節(jié)點(diǎn)歷法計(jì)算可知，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的母線(xiàn)保護(hù)可靠性較低，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)母線(xiàn)保護(hù)可靠性能夠滿(mǎn)足繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性要求，各項(xiàng)指標(biāo)有明顯提升，另外，環(huán)形結(jié)構(gòu)對(duì)元件損害較小，能夠大大提高繼電系統(tǒng)安全、可靠性。在變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)母線(xiàn)保護(hù)裝置中融入環(huán)形結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的目標(biāo)[3]。

4.結(jié)論

根據(jù)上文所述，變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠運(yùn)行對(duì)整個(gè)電網(wǎng)具有十分重要的意義和作用，是確保電力系統(tǒng)安全、可靠供電的前提條件。為了能夠有效提高變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性，應(yīng)加大對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的研究，并采取科學(xué)、合理的方法計(jì)算、對(duì)比，選擇合適的結(jié)構(gòu)，提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性，從而推動(dòng)我國(guó)電力領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪永華，王正風(fēng).基于SCADA/EMS的負(fù)荷實(shí)測(cè)與網(wǎng)損在線(xiàn)計(jì)算的研究與應(yīng)用[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，18（03）：259-261.

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