智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

呂　微

（黑龍江省送變電工程公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

呂微

（黑龍江省送變電工程公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

隨著智能化設(shè)備的不斷發(fā)展、進(jìn)步，越來(lái)越多的高科技技術(shù)已經(jīng)被引入到電力系統(tǒng)之中，而構(gòu)建安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效的智能電網(wǎng)也儼然已經(jīng)成為當(dāng)前電力系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要支撐，其也進(jìn)入到了全面建設(shè)階段。尤其是與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)在繼電保護(hù)領(lǐng)域更是發(fā)生了深刻的變革，雖然帶來(lái)了一系列的優(yōu)勢(shì)，但其可靠性也受到了越來(lái)越多人們的廣泛關(guān)注。本文筆者即結(jié)合個(gè)人多年從事電力繼電保護(hù)工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)結(jié)合相關(guān)參考文獻(xiàn)，就智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行粗略地研究，旨在進(jìn)一步提高智能變電站的安全、可靠運(yùn)行，為電力用戶提供更高質(zhì)量的供電服務(wù)做有益的參考。

智能變電站；繼電保護(hù)系統(tǒng)；可靠性；措施

近些年來(lái)，為了更好地滿足市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，滿足社會(huì)各界的實(shí)際用電需求，越來(lái)越多的智能變電站加快了建設(shè)步伐。而繼電保護(hù)系統(tǒng)作為智能變電站的第一道防線，其可靠性勢(shì)必受到了社會(huì)各界的高度關(guān)注，而如何確保智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性儼然已經(jīng)成為電力企業(yè)所面臨的重要課題。以下筆者即結(jié)合個(gè)人多年從事繼電保護(hù)工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的架構(gòu)及其操作方法入手進(jìn)行粗略的探討，并提出提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的具體措施，以期為進(jìn)一步保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行做有益的參考。

1.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的架構(gòu)

通過(guò)分析，我們可以得知，智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)，其架構(gòu)主要包括兩個(gè)部分，即：層次化保護(hù)體系、一體化監(jiān)控系統(tǒng)。如若對(duì)兩個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)地分析，則具體如下：第一，層次化保護(hù)體系，又包括：就地級(jí)的繼電保護(hù)裝置、站域級(jí)的保護(hù)與控制、廣域級(jí)的保護(hù)與控制。其中，就地級(jí)的繼電保護(hù)裝置由就地化的線路保護(hù)、集成性的智能終端共同組成。就地化保護(hù)能夠與電氣進(jìn)行直接聯(lián)系，不完全依賴于網(wǎng)絡(luò)，因此其可靠性完全不低于傳統(tǒng)水平，也就充分的保證了繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性；地域級(jí)的繼電保護(hù)則由站域保護(hù)、站域級(jí)保護(hù)管控共同組成，其中站域級(jí)管控又具備著保信子站、配置文件管控、二次狀態(tài)監(jiān)測(cè)、智能診斷、可視化分析等功能。保護(hù)管控不僅是一個(gè)子系統(tǒng)，還包含著多個(gè)物理設(shè)備，而繼電保護(hù)系統(tǒng)功能則可以在不同的物理設(shè)備中得到靈活的配置，從而提高可靠性。第二，一體化監(jiān)控系統(tǒng)不需要對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行直接地訪問(wèn)，只需要通過(guò)管理機(jī)就能夠獲得保護(hù)數(shù)據(jù)。同時(shí)，監(jiān)控MMS網(wǎng)和保護(hù)MMS是相互分開(kāi)的，所以在界面的管理上也更加清晰，即可分開(kāi)管理也可集中管理。以下我們將智能變電站在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，用圖1進(jìn)行所示。

2.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)操作方法

在對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的測(cè)試中，我們往往應(yīng)該將測(cè)試重點(diǎn)放在對(duì)智能終端與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等通信設(shè)備的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況之上，并且借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)該系統(tǒng)的測(cè)試情況進(jìn)行有效的記錄，從而對(duì)室外智能控制柜的實(shí)際密封情況做好檢查工作，確保其密封的完好性。在智能變電站繼電保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)方面，其所使用的保護(hù)性軟壓板必須通過(guò)嚴(yán)格的檢查，確保其能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也只有如此，智能變電站的電子設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中其壓板投退方式才能夠按照相應(yīng)的規(guī)章流程進(jìn)行正確的操作。在系統(tǒng)的操作前后必須要對(duì)監(jiān)控畫(huà)面、軟壓板的實(shí)際情況進(jìn)行仔細(xì)的審查與核對(duì)，確保繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠在良好的環(huán)境下予以正確的運(yùn)作。同時(shí)，還應(yīng)該在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的操作過(guò)程中確保母線刀閘的正確使用，并且在投退的狀態(tài)之下，確保母線刀閘能夠放置在相應(yīng)正確的位置之上，必須確保其處于不含電流的狀態(tài)之下。

圖1　實(shí)際繼電保護(hù)系統(tǒng)的方案圖

3.提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的具體措施

3.1做好過(guò)程中的繼電保護(hù)工作

要想提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)該在這個(gè)階段實(shí)現(xiàn)迅速跳閘系統(tǒng)性功能，并且對(duì)智能變電站中的母線、變壓器、輸電線路等電氣設(shè)備實(shí)施有效的保護(hù)，從而將智能電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，給予電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)一定的安全保護(hù)。需要注意的是，對(duì)于智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要功能要進(jìn)行重點(diǎn)把握，且要對(duì)電繼電保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)裝置、保護(hù)設(shè)備進(jìn)行有效地簡(jiǎn)化。一般來(lái)講，具有較小的波動(dòng)性主要存在于主保護(hù)定值中，當(dāng)智能變電站在具體運(yùn)行中發(fā)生變化時(shí)，其不會(huì)發(fā)生較大的改變，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)智能變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。但是，由于智能變電站中使用了大量的一次設(shè)備，所以在繼電保護(hù)中，在開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)上必須要同硬件進(jìn)行分離，并在獨(dú)立性上給予一定的保護(hù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)母線、輸電線路的保護(hù)。

3.2做好間隔層中的繼電保護(hù)工作

在智能變電站的繼電保護(hù)中應(yīng)該運(yùn)用雙重化配置，并對(duì)后備保護(hù)進(jìn)行集中配置，后備保護(hù)系統(tǒng)將后備設(shè)備的保護(hù)和開(kāi)關(guān)失靈的保護(hù)為智能變電站提供出來(lái)。同時(shí)，還應(yīng)該對(duì)相鄰范圍內(nèi)的相連線路、對(duì)端母線進(jìn)行保護(hù)，制定出有效的跳閘策略。此外，還應(yīng)該在全站的全部電壓的等級(jí)集中配置上予以實(shí)現(xiàn)，對(duì)技術(shù)予以調(diào)整，適應(yīng)智能電網(wǎng)的運(yùn)行情況，并在智能電網(wǎng)的運(yùn)行情況上，設(shè)定出幾套運(yùn)行方案，對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行有效的分析，從而對(duì)智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)予以更好的實(shí)現(xiàn)。

3.3增加系統(tǒng)的冗余性

要想確保智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，就必須增加系統(tǒng)冗余性，具體可從以下兩個(gè)方面入手：第一，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)；第二，從網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架需求入手。我們都知道網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架需求是由3個(gè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)共同組成的，其目的就是為了提高變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性。首先，總線結(jié)構(gòu)，總線結(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，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。

3.4做好環(huán)形結(jié)構(gòu)在母線保護(hù)裝置中的融入

環(huán)形結(jié)構(gòu)是一種可靠性極高的結(jié)構(gòu)，在母線保護(hù)裝置中將其融入進(jìn)去具有十分優(yōu)異的現(xiàn)實(shí)意義。尤其是通過(guò)分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的母線保護(hù)，其可靠性往往較低，但將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)用到母線保護(hù)之中，不僅能夠進(jìn)一步提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，其他各項(xiàng)相關(guān)指標(biāo)也有著極為明顯的提升，同時(shí)，在母線保護(hù)中環(huán)形結(jié)構(gòu)對(duì)電氣元件的損害較低，因此，做好環(huán)形結(jié)構(gòu)在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)母線保護(hù)裝置中的融入則成為實(shí)現(xiàn)提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文筆者從多個(gè)方面入手，對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了粗略的探討，以期讓更多的電力同行對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)擁有一個(gè)更加深入的了解與認(rèn)識(shí)，并且也希望通過(guò)筆者的粗略的闡述，能夠?yàn)檫M(jìn)一步提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性提出有益的思路與建議，為廣大電力工作者在今后的電力工作中提供有益的參考借鑒，進(jìn)而不斷地推動(dòng)我國(guó)的智能變電站繼電保護(hù)工作向著更加合理、更加完善、更加科學(xué)的方向而不斷地前進(jìn)。

［1］王同文.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015（3）：58-59.

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