智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性初探

沈蛟驍，高璐，郭韜，喻新林

（國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司蘇州運(yùn)維分部，江蘇蘇州，215000）

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性初探

沈蛟驍，高璐，郭韜，喻新林

（國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司蘇州運(yùn)維分部，江蘇蘇州，215000）

本文從智能變電站及其繼電保護(hù)相關(guān)概念出發(fā)，對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行了分析。

智能變電站；繼電保護(hù)；繼電保護(hù)系統(tǒng)

0 引言

繼電保護(hù)系統(tǒng)作為智能變電站安全運(yùn)行的重要保障，其自身運(yùn)行的安全性、可靠性對變電站乃至整個(gè)電力系統(tǒng)存在重要的影響作用。因此，加強(qiáng)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 智能變電站與繼電保護(hù)的相關(guān)概述

1.1 智能變電站

智能變電站（Smart Substation）是在國家大力發(fā)展能源戰(zhàn)略，基于基于信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及智能技術(shù)等科學(xué)技術(shù)在工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、電力行業(yè)廣泛應(yīng)用的背景下得以形成的，用于電能分配、電能傳輸與管控的電網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)。相對于傳統(tǒng)常規(guī)變電站而言，智能變電站在設(shè)備組合應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)生了巨大的改變，它通過采用電子通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了變電站系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)連接，并在信息采集與管理上得到強(qiáng)化，從而形成數(shù)字化、自動(dòng)化以及智能化電網(wǎng)電能管控與監(jiān)測[1]。同時(shí)，先進(jìn)電子互感器的應(yīng)用，推動(dòng)了變電站繼電保護(hù)檢修作業(yè)智能化、集成化發(fā)展。

1.2 智能變電站的繼電保護(hù)

繼電保護(hù)是智能變電站安全運(yùn)行過程中不可或缺的存在，基于智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)化、信息傳輸數(shù)字化、管理自動(dòng)化、監(jiān)測智能化等特帶，其繼電保護(hù)系統(tǒng)相對傳統(tǒng)常規(guī)變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)而言，其體系組成結(jié)構(gòu)存在明顯的差異性。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)主要以智能終端（IT）、交換機(jī)（SW）、斷路器（BR）、合并單元（MU）、保護(hù)單元（PR）、電子互感器（MI）、網(wǎng)絡(luò)接口（NI）、同步時(shí)鐘源（TS）等元件構(gòu)成，通過分層配置各繼電保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)對智能變電站中各電氣設(shè)備與電路線路的保護(hù)[2]。通過電子式互感器數(shù)據(jù)采集與分析，使用光纖通道傳輸數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行智能監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)故障則啟動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)裝置預(yù)設(shè)程序，實(shí)現(xiàn)故障排查與保護(hù)。

2 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

在當(dāng)今高度重視變電站安全運(yùn)行的背景下，認(rèn)知并提升智能變電站主系統(tǒng)可靠性至關(guān)重要。就智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)而言，其可靠性主要是針對繼電保護(hù)系統(tǒng)在特定環(huán)境與條件下，其系統(tǒng)元件運(yùn)行指標(biāo)與系統(tǒng)功能表現(xiàn)的反應(yīng)。因此，在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究中，需從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)功能雙重角度出發(fā)進(jìn)行分析。

2.1 繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

以220kV電壓條件下的智能變電站為例，通常情況下其繼電保護(hù)系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)主要由以下幾種表現(xiàn)形式：其一，借助光纖對跳閘機(jī)構(gòu)采用進(jìn)行直接連接的方式，即“直采直跳”；其二，GOOSE（面向通用對象的變電站事件）直接跳閘與SV（采樣值）進(jìn)行獨(dú)立組網(wǎng)采樣，即“網(wǎng)采直跳”；其三，借助GOOSE進(jìn)行跳閘，直接進(jìn)行采樣，即“直采網(wǎng)跳”；其四，借助SV與GOOSE實(shí)現(xiàn)的“網(wǎng)采網(wǎng)跳”，在此結(jié)構(gòu)下GOOSE報(bào)文信息與SV報(bào)文信息得到有效聯(lián)通[3]。與此同時(shí)，就繼電保護(hù)系統(tǒng)的組成元件而言，繼電保護(hù)系統(tǒng)基于過程層實(shí)現(xiàn)信息的采集，并基于合并單元、保護(hù)單元、智能終端實(shí)現(xiàn)斷路器的管控，同時(shí)依據(jù)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)各設(shè)備間的數(shù)據(jù)信息共享，在同步時(shí)鐘源作用下保證發(fā)生事件時(shí)間順序的準(zhǔn)確。

2.2 繼電保護(hù)系統(tǒng)功能表現(xiàn)分析

在變電站運(yùn)行過程中，基于變壓器實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)與控制，是保證電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定與安全的重要手段。因此，對變壓器系統(tǒng)的保護(hù)是智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的重要內(nèi)容之一，也是繼電保護(hù)系統(tǒng)對變電站實(shí)施保護(hù)功能的重要表現(xiàn)。對此，采用分布式設(shè)置法，對變電站變壓器差動(dòng)功能進(jìn)行繼電保護(hù)，并采用集中設(shè)置法實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的配置，可實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的提升。

與此同時(shí)，實(shí)踐調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)在智能變電站運(yùn)行過程中，當(dāng)電流超過額定值時(shí)，將促使智能變電站發(fā)生外部故障，并出現(xiàn)跳閘問題。對此，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)，采用電壓限定延時(shí)手段，對負(fù)荷電流進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)實(shí)際情況系統(tǒng)中的智能終端發(fā)射報(bào)警信號(hào)，啟動(dòng)保護(hù)命令實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)，提升變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性。

此外，在變電站運(yùn)行過程中，系統(tǒng)線路故障是影響變電站安全與穩(wěn)定的重要因素之一，也是繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行變電站繼電保護(hù)的需解決的重要問題。在智能變電站中，以集中式配置法進(jìn)行科學(xué)、合理裝置，實(shí)施縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，從而充分發(fā)揮智能變電站繼電保護(hù)功能。在此過程中，對變電站各級電壓間隔單元實(shí)施保護(hù)與管控，用以實(shí)現(xiàn)對變電站所在電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的提高。

3 結(jié)論

智能變電站是電力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的重要組成部分，其運(yùn)行安全與穩(wěn)定直接影響著各電壓等級用戶用電的安全與穩(wěn)定。而繼電保護(hù)系統(tǒng)作為保證智能變電站安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素，加強(qiáng)其可靠性是相關(guān)運(yùn)維單位和電力企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。本文旨在通過對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的分析，為繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的提升與優(yōu)化提供有益參考，從而推動(dòng)智能變電站的全面建設(shè)，保障電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定、安全與可靠。

[1]蘇迪華.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性要點(diǎn)探析[J].通訊世界,2017,(18):204-205.

[2]王冠軍.關(guān)于智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析[J].山東工業(yè)技術(shù),2016,(12):159.

[3]王同文,謝民,孫月琴,沈鵬.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,2015,43(06):58-66.

The reliability of the system of intelligent substation relay protection

Shen Jiaoxiao,Gao Lu,Guo Tao,Yu Xinlin
(State Grid Jiangsu Electric Power Company Maintenance Branch Company Suzhou Division ,Suzhou Jiangsu,215000)

This paper focuses on the smart substation and its relay protection overview, and analyzes the reliability of the relay protection system of smart substation.

smart substation; relay protection; relay protection system