智能化變電站繼電保護配置特點及運維管理分析

陳其鳳 崔建喜

(1.青海省電力公司海南供電公司，青海 海南州 813000；2.青海省電力公司，青海 西寧 810008)

智能化變電站繼電保護配置特點及運維管理分析

陳其鳳1崔建喜2

(1.青海省電力公司海南供電公司，青海 海南州 813000；2.青海省電力公司，青海 西寧 810008)

對智能化變電站中應(yīng)用的繼電保護裝置的配置特點加以介紹，并給出其運維管理方法，以實現(xiàn)智能化變電站繼電保護系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定工作。

智能化變電站；繼電保護；配置；管理

0 引言

隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷升級，以及現(xiàn)代自動化技術(shù)的日漸成熟，智能化變電站在電網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛，并逐漸成為電網(wǎng)正常運行的核心部分。在智能化變電站中，繼電保護裝置是尤為重要的部分，其直接影響到電網(wǎng)的安全、可靠運行。為更好地提升智能化變電站運行的安全、高效性，需對系統(tǒng)中所采用的智能化電子元器件，特別是繼電保護裝置加以剖析，使之以更高的智能化水平服務(wù)于變電站系統(tǒng)。

1 智能化變電站的系統(tǒng)架構(gòu)

傳統(tǒng)變電站系統(tǒng)中的保護、測控等裝置與互感器、一次設(shè)備間的連接依賴于二次電纜，而智能化變電站則打破了這種模式，其實行“兩網(wǎng)三層”的架構(gòu)，即由智能化的一次設(shè)備(如電子式互感器、智控開關(guān)等)與網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備在過程層、間隔層及站控層的分層作用下搭建整個系統(tǒng)架構(gòu)，并在遵循統(tǒng)一的通信標準即IEC61850的前提下，完成變電站中各智能化設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信及信息共享，從而實現(xiàn)智能化控制操作，如圖1所示。

圖1 智能化變電站系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 過程層

智能化變電站的過程層基本上是由智能化一次設(shè)備及組件組成的智能化終端、合并單元以及與其他層通信的接口單元組成。過程層主要實現(xiàn)繼電保護的迅速跳閘動作，其通過監(jiān)控裝置等實時獲取電網(wǎng)中各運行參數(shù)如電壓、電流值及其相位變化等信息，并在交換機的作用下將數(shù)據(jù)信息在通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸；此外，在對變電站中各設(shè)備的工作狀態(tài)進行檢測后，根據(jù)其參數(shù)信息判斷是否執(zhí)行控制操作，如對電源的充電或放電控制。

1.2 間隔層

間隔層處于過程層與站控層中間，其主要包括繼電保護設(shè)備、測控用設(shè)備以及錄波設(shè)備等，實現(xiàn)對設(shè)備的實時保護及動作控制等功能。間隔層具備對操作優(yōu)先級的選擇控制功能，可實現(xiàn)與站控層及過程層的雙向通信，其通信方式通常選擇光纖通信。

1.3 站控層

站控層主要是由工作機組、站域中的控制模塊、通信裝置等組成，其作為繼電保護的最高功能層，可實現(xiàn)對整個變電站各設(shè)備運行參數(shù)的整合及匯總，并將其存儲在數(shù)據(jù)庫中以作備用，同時將其輸出至中央監(jiān)控中心，以便作出正確判斷，將相應(yīng)的控制指令下達給間隔層以及過程層，實現(xiàn)對各層中智能化設(shè)備的控制；另外，站控層還可在預(yù)定的整定算法下，對變電站中各種突發(fā)情況采取應(yīng)用預(yù)設(shè)定值的處理方案，將設(shè)備切換至按預(yù)定定值進行工作，從而保護設(shè)備的正常運行。

2 智能化變電站繼電保護配置特點

變電站由傳統(tǒng)模式向現(xiàn)代智能化發(fā)展的過程中，繼電保護也由傳統(tǒng)的模擬式向數(shù)字保護過渡。智能化變電站中采用網(wǎng)絡(luò)層次化與智能化一次設(shè)備相配合的模式，實現(xiàn)了設(shè)備間的交互通信及資源共享。如圖2所示，分層配置的繼電保護對變壓器及其附屬線路等的保護可在過程層實現(xiàn)，其可跳過交換機直接取得MU智能操作的信息資源；而間隔層中多為母線保護配置，其獲取各設(shè)備的信息參數(shù)等需在交換機的輔助下完成；站控層的站域保護管理則可在后臺運行。

圖2 智能化變電站繼電保護配置

2.1 主設(shè)備保護可脫機進行

在智能化變電站的分層配置設(shè)計中，對于系統(tǒng)中的核心設(shè)備如供電線路、變壓器等的保護，可省去利用交換機讀取間隔信息，直接與MU智能化操作設(shè)備進行信息交互，即實現(xiàn)了脫機工作。這種信息交互方式即使遇到網(wǎng)絡(luò)堵塞等突發(fā)情況，也不會影響通信的正常進行，因而可實現(xiàn)對主要設(shè)備的實時監(jiān)控及保護，同時消除人們對通信網(wǎng)絡(luò)存在安全漏洞的顧慮。

2.2 提高變電站的運行效率

智能化變電站繼電保護使用后臺控制對整個變電站設(shè)備的運行操作進行命令決策，而變電站系統(tǒng)中的線路負荷保護、備用電源切換及線路重合閘等也可以該方式實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控及動態(tài)保護。變電站系統(tǒng)可根據(jù)后備保護重新進行整合，即合理配置原有散亂分布的需重復(fù)保護的設(shè)備，從而簡化變電站的監(jiān)控系統(tǒng)，提高變電站工作效率。

2.3 自適應(yīng)調(diào)整繼電保護的定值及其范圍

智能化變電站繼電保護可自適應(yīng)調(diào)整保護定值及其范圍，防止變電站系統(tǒng)因直流接地造成繼電保護誤動作等。在傳統(tǒng)的繼電保護模式中，保護定值是由設(shè)備負責(zé)人員設(shè)定在某個范圍內(nèi)，而智能化變電站除可由人為調(diào)整外，還可根據(jù)現(xiàn)場運行狀態(tài)并兼顧對母線及其他線路的保護而對保護定值進行自適應(yīng)調(diào)整。

3 智能化變電站繼電保護的運維管理

隨著智能化變電站逐漸取代傳統(tǒng)變電站投入使用，其運維管理工作也相應(yīng)地需加以調(diào)整，尤其是在繼電保護方面。在智能化變電站中，繼電保護的二次系統(tǒng)以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu)構(gòu)建控制體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬控制方式，同時更多地應(yīng)用智能化終端、控制決策系統(tǒng)，因而其繼電保護的管理需重新進行規(guī)劃。

3.1 調(diào)整技術(shù)管理內(nèi)容

在傳統(tǒng)的繼電保護維護工作中，工作人員主要對變電站的二次系統(tǒng)等進行維護管理，因其使用的是模擬式電路，因而維護工作主要圍繞各交流回路的斷、短路及其他故障的排查來開展。然而，在智能化變電站中使用的是網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化控制模式，繼電保護的運行管理內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)樽冸娬鞠到y(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)正常與否。

3.2 提高工作人員專業(yè)技術(shù)水平

因智能化變電站系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)連接的，設(shè)備間的通信是在遵循IEC61850協(xié)議的基礎(chǔ)上以數(shù)字傳輸方式開展的，因而對繼電保護設(shè)備管理人員而言，其不僅需熟知通用型繼電保護裝置，還需了解與通信相關(guān)的數(shù)字電路、計算機通信、自動化控制技術(shù)及通信協(xié)議等知識，進而提高其對智能化設(shè)備的運維管理水平，保障繼電保護性能的正常發(fā)揮。

3.3 轉(zhuǎn)變繼電保護思路

由于智能化電網(wǎng)的推廣使用及普及，工作人員需及時改變對繼電保護的認識并轉(zhuǎn)變管理思路；此外，由于新型技術(shù)的革新可能使之前的管理模式無法繼續(xù)沿用，因而設(shè)備負責(zé)人員需充分做好思想準備，以在新型管理模式下順利開展對設(shè)備的運維監(jiān)督。

4 結(jié)語

智能化變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，因而需全面掌握智能化繼電保護系統(tǒng)的配置特點，并合理規(guī)劃繼電保護的運維管理工作，使之可靠地服務(wù)于電力系統(tǒng)，保障智能電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。

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[2] 陳翔，張靚.基于智能變電站繼電保護技術(shù)研究[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013(3)

[3] 路亞.智能變電站的繼電保護配置探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013(9)

[4] 蔡澤祥，王海柱.智能變電站技術(shù)及其對繼電保護的影響[J].機電工程技術(shù)，2012(5)

2014-06-24

陳其鳳(1988—)，女，甘肅白銀人，助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動化。