對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析

王月琦+++張明

摘 要：近年來，隨著智能變電站推廣范圍的不斷擴(kuò)大，每年都有大量的智能變電站投入使用。因此，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性問題也成為變電站研究的重點(diǎn)所在。本文筆者即結(jié)合個(gè)人的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，從多個(gè)角度入手對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性展開粗淺的剖析，以供參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站 繼電保護(hù) 可靠性

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（b）-0064-02

正是因?yàn)槔^電保護(hù)系統(tǒng)是確保整個(gè)智能變電站高效、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在，所以，強(qiáng)化對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析則直接關(guān)系到整個(gè)智能電網(wǎng)的建設(shè)工作。因此，以下筆者結(jié)合個(gè)人實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，就提升智能變電站繼電保護(hù)的可靠性提出幾點(diǎn)個(gè)人建議，以供參考。

1 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的基本組成

第一，電子式互感器。電子式互感器作為智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)之中最為重要的組成部分，能夠提供數(shù)字量的輸出，以此實(shí)現(xiàn)對二次電力設(shè)備的系統(tǒng)集成，促進(jìn)變電站的智能化發(fā)展。與傳統(tǒng)的電磁式互感器相比，電子式互感器在故障檢測上具有較高的準(zhǔn)確性，能夠提升繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率，確保整個(gè)智能電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，電子式互感器的絕緣結(jié)構(gòu)更加簡單，經(jīng)濟(jì)效益也更加明顯。

第二，合并單元。合并單元作為智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)之中不可或缺的重要環(huán)節(jié)所在，在整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)之中具有著十分突出的作用。這是因?yàn)楹喜卧軌蛴行П苊饣ジ衅髋c保護(hù)裝置之間的接線過于復(fù)雜，同時(shí)也能夠最大限度地降低人力、物力成本，確保智能變電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的二次設(shè)備能夠進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)共享。

第三，交換機(jī)。交換機(jī)作為智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)之中最為核心的部件之一，在整個(gè)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)之中充當(dāng)著中樞神經(jīng)，在數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)中被建立在通信通道之上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的交換。

第四，智能終端。智能終端的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了對智能變電站系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。這是因?yàn)橹悄芙K端能夠及時(shí)接收到繼電保護(hù)裝置傳遞而來的跳合閘命令，并且能夠?qū)嗦菲鞯膶?shí)時(shí)信息準(zhǔn)確地傳遞到站控層。所以，對電力故障也能夠起到良好的預(yù)防性作用，進(jìn)一步促進(jìn)智能變電站的智能化控制。

2 智能變電站繼電保護(hù)的主要內(nèi)容

在智能變電站的運(yùn)行過程中，要想更好地應(yīng)對所發(fā)生的電力系統(tǒng)故障問題，就必須要進(jìn)一步強(qiáng)化對智能變電站繼電保護(hù)的作用。通常情況下，當(dāng)智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的變壓器設(shè)備安裝完成以后，就要對該設(shè)備實(shí)施保護(hù)工作。在對變壓器實(shí)施保護(hù)時(shí)，繼電保護(hù)主要從以下兩個(gè)方面入手：第一，對變壓器瓦斯實(shí)施保護(hù)。在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中絕緣材料與油箱之中的油發(fā)生相互作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的有害氣體，此時(shí)就需要對變壓器實(shí)施瓦斯保護(hù)。也就是說，當(dāng)變壓器的油箱出現(xiàn)問題時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠及時(shí)地做出準(zhǔn)確反應(yīng)，發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)；第二，對變壓器實(shí)施短路保護(hù)。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)主要是利用阻抗元件中的阻抗原理，對整個(gè)智能電網(wǎng)實(shí)施保護(hù)。這是因?yàn)楫?dāng)智能電網(wǎng)發(fā)生電力故障以后，電路之中的阻抗元件就會(huì)在一定的運(yùn)行時(shí)間后跳閘，進(jìn)而切實(shí)實(shí)現(xiàn)對變壓器的短路保護(hù)工作。

3 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析

我們可以從可靠度與可用度兩個(gè)角度入手對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析。所謂的可靠度主要是指在一定的環(huán)境與時(shí)間條件之下，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)完成相關(guān)功能的實(shí)際概率。通常情況下，我們往往將智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)在正常穩(wěn)定狀態(tài)之下所表現(xiàn)出來的規(guī)律稱之為可用度。所謂的可用度則是指當(dāng)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，相應(yīng)的維護(hù)系統(tǒng)會(huì)對電力設(shè)備進(jìn)行修復(fù)。

在日常工作中，我們在分析智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性時(shí)，主要采用的是蒙特卡羅模擬法、可靠性框圖法，并對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性方面的計(jì)算。

在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性計(jì)算的過程之中，由于智能終端與合并單元二者采用的都是組網(wǎng)方式，通過GOOSE雙網(wǎng)以跨接的方式對智能變電站的繼電系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)，以此實(shí)現(xiàn)對信息數(shù)據(jù)的收集，完成制定命令的傳輸，對于一些采樣值的數(shù)據(jù)資料在系統(tǒng)運(yùn)行中可以通過SV網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)資料的有效傳輸，從而對整個(gè)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行有效提高。同時(shí)，采用保護(hù)CPU和控制CPU這兩種方式相結(jié)合也能夠進(jìn)一步提升智能變電站的保護(hù)測控一體化。

在分析與計(jì)算智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)的過程中我們可以采用數(shù)字化組網(wǎng)方式，可以充分利用太網(wǎng)對相關(guān)裝置的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的傳輸、系統(tǒng)的收集，并且以GOOSE接口組合SV接口的方式，輸入并輸出相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，進(jìn)而為智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的一體化、數(shù)字化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為更加準(zhǔn)確地計(jì)算與分析智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)提供必要的技術(shù)支撐與數(shù)據(jù)支持。

母線保護(hù)組網(wǎng)模式可以將采樣所得的相關(guān)數(shù)據(jù)信息及時(shí)地發(fā)送到智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)之中的各個(gè)智能終端之上，再將信息傳遞到母差保護(hù)裝置之上。這是因?yàn)樵谀妇€保護(hù)組網(wǎng)模式之中，各個(gè)間隔的智能終端能夠?yàn)槔^電保護(hù)系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的刀閘位置，并充分利用GOOSE網(wǎng)絡(luò)為母差保護(hù)裝置提供所需信號(hào)。

此外，為了進(jìn)一步提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，還必須要進(jìn)一步完善智能變電站的智能報(bào)警系統(tǒng)，可分為以下三個(gè)環(huán)節(jié)：第一，當(dāng)智能變電站出現(xiàn)電力故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能夠及時(shí)收集并總結(jié)站內(nèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息、警告信息，以及電力設(shè)備發(fā)生故障時(shí)的相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，采取恰當(dāng)?shù)奶幚矸绞剑坏诙龊弥悄茈娋W(wǎng)發(fā)生電力故障時(shí)的初步診斷工作。也就是說，當(dāng)智能電網(wǎng)發(fā)生電力故障時(shí)，要做好電力故障的初步判斷工作，以便在實(shí)際判斷環(huán)節(jié)能夠?yàn)橹悄茏冸娬镜南嚓P(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的對比，為其提供最為詳細(xì)的電力故障檢驗(yàn)報(bào)告，從而根據(jù)電力工作人員在電力故障處理上的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對智能變電站中的報(bào)警信息進(jìn)行逐一的分類，從而實(shí)現(xiàn)智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行；第三，對智能電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)施跳閘保護(hù)工作。也就是說，當(dāng)智能電網(wǎng)系統(tǒng)開關(guān)處于打開狀態(tài)之下時(shí)，保護(hù)裝置跳閘，信息能夠?qū)χ悄茈娋W(wǎng)繼電保護(hù)裝置的相關(guān)問題進(jìn)行及時(shí)的反饋。這里所指的系統(tǒng)異常信息主要是指智能電網(wǎng)系統(tǒng)不運(yùn)行時(shí)所進(jìn)行的報(bào)警；變位信息則是指在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中開關(guān)變換的情況之下對電網(wǎng)實(shí)際工作狀態(tài)所進(jìn)行的反映。

4 結(jié)語

綜上所述，本文筆者就智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性展開粗淺的分析，也是希望通過本文筆者的粗淺闡述，讓廣大同行能夠?qū)χ悄茏冸娬纠^電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的可靠性評(píng)估，在發(fā)生故障時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的動(dòng)作，而在非故障時(shí)則可以可靠不動(dòng)作，進(jìn)一步保障變電站電力系統(tǒng)的安全生產(chǎn)，電力工作人員的人身安全，在促進(jìn)智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，也最大限度地滿足社會(huì)對智能電站的可靠性需求。

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