提高110kV數(shù)字化變電站繼電保護(hù)可靠性的方法

孫文文+程曉通+張?zhí)?/p>

摘 要：由于社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)電力的需求不斷增大，致使電力行業(yè)的發(fā)展規(guī)模有所壯大，在發(fā)展的同時(shí)，電力系統(tǒng)面臨著前所未有的運(yùn)行壓力，變電站的繼電保護(hù)工作成為一大難題。對(duì)此，各個(gè)電力企業(yè)通過引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)來幫助完善變電站繼電保護(hù)措施，這也成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。文中就以110kV數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的特點(diǎn)作為研究110kV數(shù)字化變電站繼電保護(hù)可靠性方法的切入點(diǎn)，探討影響繼電保護(hù)可靠性的相關(guān)因素以及對(duì)應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：110kV數(shù)字化變電站；繼電保護(hù)；可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.137

數(shù)字化變電站是對(duì)先進(jìn)技術(shù)的有效應(yīng)用，表現(xiàn)出了明顯的智能化和現(xiàn)代化特征。主要是通過智能化的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備共同創(chuàng)建的，可以實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備信息共享和相互操作的數(shù)字化變電站。在進(jìn)行數(shù)字化變電站建設(shè)是需要將IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)作為建設(shè)依據(jù)，對(duì)變電站的影響主要集中在智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備上，其中的二次設(shè)備作用相對(duì)明顯。變電站的繼電保護(hù)就是二次系統(tǒng)中的主要部分，可以對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生直接影響。

1 110kV數(shù)字化變電站繼電保護(hù)特點(diǎn)

1.1 與110kV常規(guī)變電站相比較

傳統(tǒng)的變電站繼電保護(hù)采用的是接線的方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息采集和交流，進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)需要借助電纜，信號(hào)源也是傳統(tǒng)的電磁式和分壓式互感器。而數(shù)字化變電站繼電保護(hù)將有線信號(hào)傳輸轉(zhuǎn)變成無線的數(shù)字信號(hào)傳輸，不再需要借助電纜進(jìn)行信息交流，只需要采用光纖技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)信息共享。信號(hào)傳輸過程為使用ETA、ETV進(jìn)行一次信號(hào)采集，再將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，之后利用光纖和網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)入繼電保護(hù)裝置，除此之外，刀閘和斷路器也可以采用數(shù)字新的形式連接繼電保護(hù)裝置。

雖然在建設(shè)數(shù)字化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)之后，傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中存在的互感器二次短線以及多點(diǎn)接地等問題都可以有效杜絕，但是，隨之而來的還有光纖和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方面的新問題。除此之外，繼電保護(hù)系統(tǒng)的基本操作也發(fā)生了改變，原有的繼電保護(hù)系統(tǒng)只會(huì)對(duì)斷路器發(fā)出跳閘指令，而實(shí)行數(shù)字化之后繼電保護(hù)和斷路器之間存在相互作用的關(guān)系，在數(shù)據(jù)化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，繼電保護(hù)不再是單純的發(fā)出指令，還會(huì)在智能操作箱中監(jiān)視斷路器的動(dòng)作，并且分析下一步的保護(hù)動(dòng)作。

IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)中，將變電站的通信系統(tǒng)組成設(shè)置為變電站層、間隔層和過程層。IEC61850-8-1中將變電站層和過程層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)定為抽象通信服務(wù)映射接口制造報(bào)文技術(shù)，而IEC61850-9中將間隔層和過程成的網(wǎng)絡(luò)設(shè)定為單相多路點(diǎn)串行通信鏈路。從上述內(nèi)容可以看出雖然在過程和方法上存在不同，實(shí)質(zhì)上保護(hù)邏輯和保護(hù)配置是相同的。數(shù)字化變電站繼電保護(hù)只是在信息處理方面的流程進(jìn)行了簡化。

1.2 與220kV及以上數(shù)字化變電站相比較

對(duì)于220kV和更高等級(jí)的數(shù)字化變電站而言，110kV數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：配置相對(duì)簡單，一個(gè)保護(hù)配置指需要滿足一個(gè)元件，不需要借助通道進(jìn)行保護(hù)操作，其保護(hù)對(duì)象為距離和電流，因110kV變電站通常情況下屬于無人看管的狀態(tài)，為此遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需要具備一定的可靠性。

2 繼電保護(hù)可靠性影響因素及解決方法

2.1 繼電保護(hù)裝置的可靠性水平

（1）繼電保護(hù)系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)裝置的可靠性具有一定影響作用，由于數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置是將有限的信息傳輸轉(zhuǎn)變成無線的數(shù)字信號(hào)傳輸，為此，在數(shù)字量上具有很大差別。因不同廠家對(duì)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識(shí)存在不同，而且在設(shè)備選擇時(shí)無法在同一廠家得到滿足，這就造成了繼電保護(hù)裝置可靠性的隱患。為了長遠(yuǎn)的考慮，采購人員需要優(yōu)先選擇大廠家和信譽(yù)較好的廠家，通過選擇質(zhì)量較好的設(shè)備產(chǎn)品，來保證繼電保護(hù)裝置的可靠性。

（2）從裝置研發(fā)方向考慮，數(shù)字化變電站做到了信息共享，應(yīng)以信息共享之后信息的有效利用為切入點(diǎn)，首先研究生產(chǎn)出基于信息共享的后備保護(hù)，保證當(dāng)主保護(hù)單元失效時(shí)（如保護(hù)裝置發(fā)生斷電），存在可替代的相對(duì)獨(dú)立的近后備保護(hù)。需要注意的是，110kV變電站內(nèi)一套保護(hù)對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)備，當(dāng)斷電發(fā)生或有裝置事故要退出時(shí)，必須有后備快捷無誤地阻斷事故，不需依靠遠(yuǎn)設(shè)備處理事故。其次要考慮的是基于信息共享來提升保護(hù)性能，進(jìn)而提升動(dòng)作的可靠性。最后應(yīng)考慮減少單個(gè)互感器對(duì)繼電保護(hù)的影響。針對(duì)個(gè)別互感器出現(xiàn)的信息不能傳送（主要有通信中斷、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等多種情況）問題，提升繼電保護(hù)的冗余度，從而減少互感器帶來的影響，確保繼電保護(hù)的性能和動(dòng)作可靠性。

（3）在裝置的開發(fā)方面來說，110kV及以下數(shù)字化變電站的建設(shè)工作在不斷推進(jìn)，在不久的將來110kV及以下變電站將全面實(shí)行數(shù)字化和智能化，可以說數(shù)字化變電站繼電保護(hù)具有良好的發(fā)展前景。據(jù)相關(guān)學(xué)者表示，有關(guān)于集中式后備保護(hù)的研究活動(dòng)已經(jīng)在進(jìn)行中，雖然還沒有實(shí)際的設(shè)備產(chǎn)生，相信隨著科學(xué)技術(shù)以及數(shù)字化變電站的不斷發(fā)展，開發(fā)出有效的集中式保護(hù)設(shè)備只是時(shí)間的問題，研發(fā)出的新設(shè)備必定在性能和可靠性方面有很大的提升。

2.2 繼電保護(hù)的調(diào)試與安裝

因數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)僅支持?jǐn)?shù)字信息的傳輸與交流，為此需要在調(diào)試的試驗(yàn)儀和保護(hù)裝置間增設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)采集裝置，這就為調(diào)試工作增加了一定的難度。由于繼電調(diào)試的工作人員本身對(duì)學(xué)歷和專業(yè)知識(shí)的要求就較高，其中的部分人員還具備遠(yuǎn)程操作能力，為此，在接受新的調(diào)試方法訓(xùn)練時(shí)不存在無法接受的情況。而對(duì)于具備長期工作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員來說，對(duì)于安裝接線的技術(shù)相對(duì)嫻熟，但是對(duì)新事物的接受能力明顯不足。因此，對(duì)光纖安裝的業(yè)務(wù)相對(duì)薄弱，很難在短期之內(nèi)進(jìn)行思想轉(zhuǎn)變，這就需要加強(qiáng)對(duì)安裝技術(shù)人員的培訓(xùn)工作，通過合理的調(diào)試和安裝來提升繼電保護(hù)的可靠性。

3 結(jié)語

變電站的繼電保護(hù)裝置是保障電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，因此，提升繼電保護(hù)裝置的可靠性是維系電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要之舉。文中以110kV數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置作為研究對(duì)象，分析其運(yùn)行特點(diǎn)及對(duì)繼電保護(hù)的可靠性產(chǎn)生影響的相關(guān)因素，并提出相應(yīng)的解決方法，旨在提升110kV數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的可靠性，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，以此，促進(jìn)電力事業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

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