提高110kV數字化變電站繼電保護可靠性的方法

孫文文+程曉通+張太敏

摘 要：由于社會生產活動對電力的需求不斷增大，致使電力行業的發展規模有所壯大，在發展的同時，電力系統面臨著前所未有的運行壓力，變電站的繼電保護工作成為一大難題。對此，各個電力企業通過引進先進技術來幫助完善變電站繼電保護措施，這也成為電網發展的必然趨勢。文中就以110kV數字化變電站繼電保護的特點作為研究110kV數字化變電站繼電保護可靠性方法的切入點，探討影響繼電保護可靠性的相關因素以及對應的解決措施。

關鍵詞：110kV數字化變電站；繼電保護；可靠性

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

數字化變電站是對先進技術的有效應用，表現出了明顯的智能化和現代化特征。主要是通過智能化的設備和網絡化設備共同創建的，可以實現電氣設備信息共享和相互操作的數字化變電站。在進行數字化變電站建設是需要將IEC61850通信標準作為建設依據，對變電站的影響主要集中在智能化一次設備和網絡化二次設備上，其中的二次設備作用相對明顯。變電站的繼電保護就是二次系統中的主要部分，可以對電力系統的運行狀態產生直接影響。

1 110kV數字化變電站繼電保護特點

1.1 與110kV常規變電站相比較

傳統的變電站繼電保護采用的是接線的方式來實現數據信息采集和交流，進行信號傳輸時需要借助電纜，信號源也是傳統的電磁式和分壓式互感器。而數字化變電站繼電保護將有線信號傳輸轉變成無線的數字信號傳輸，不再需要借助電纜進行信息交流，只需要采用光纖技術就可以實現信息共享。信號傳輸過程為使用ETA、ETV進行一次信號采集，再將其轉化成數字信號，之后利用光纖和網絡導入繼電保護裝置，除此之外，刀閘和斷路器也可以采用數字新的形式連接繼電保護裝置。

雖然在建設數字化變電站繼電保護系統之后，傳統變電站繼電保護系統中存在的互感器二次短線以及多點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絡數據傳輸方面的新問題。除此之外，繼電保護系統的基本操作也發生了改變，原有的繼電保護系統只會對斷路器發出跳閘指令，而實行數字化之后繼電保護和斷路器之間存在相互作用的關系，在數據化變電站繼電保護系統中，繼電保護不再是單純的發出指令，還會在智能操作箱中監視斷路器的動作，并且分析下一步的保護動作。

IEC61850通信標準中，將變電站的通信系統組成設置為變電站層、間隔層和過程層。IEC61850-8-1中將變電站層和過程層的網絡設定為抽象通信服務映射接口制造報文技術，而IEC61850-9中將間隔層和過程成的網絡設定為單相多路點串行通信鏈路。從上述內容可以看出雖然在過程和方法上存在不同，實質上保護邏輯和保護配置是相同的。數字化變電站繼電保護只是在信息處理方面的流程進行了簡化。

1.2 與220kV及以上數字化變電站相比較

對于220kV和更高等級的數字化變電站而言，110kV數字化變電站繼電保護的特點體現在以下幾個方面：配置相對簡單，一個保護配置指需要滿足一個元件，不需要借助通道進行保護操作，其保護對象為距離和電流，因110kV變電站通常情況下屬于無人看管的狀態，為此遠程監控系統需要具備一定的可靠性。

2 繼電保護可靠性影響因素及解決方法

2.1 繼電保護裝置的可靠性水平

（1）繼電保護系統中相關設備的生產質量對系統裝置的可靠性具有一定影響作用，由于數字化變電站繼電保護裝置是將有限的信息傳輸轉變成無線的數字信號傳輸，為此，在數字量上具有很大差別。因不同廠家對IEC61850標準的認識存在不同，而且在設備選擇時無法在同一廠家得到滿足，這就造成了繼電保護裝置可靠性的隱患。為了長遠的考慮，采購人員需要優先選擇大廠家和信譽較好的廠家，通過選擇質量較好的設備產品，來保證繼電保護裝置的可靠性。

（2）從裝置研發方向考慮，數字化變電站做到了信息共享，應以信息共享之后信息的有效利用為切入點，首先研究生產出基于信息共享的后備保護，保證當主保護單元失效時（如保護裝置發生斷電），存在可替代的相對獨立的近后備保護。需要注意的是，110kV變電站內一套保護對應一個設備，當斷電發生或有裝置事故要退出時，必須有后備快捷無誤地阻斷事故，不需依靠遠設備處理事故。其次要考慮的是基于信息共享來提升保護性能，進而提升動作的可靠性。最后應考慮減少單個互感器對繼電保護的影響。針對個別互感器出現的信息不能傳送（主要有通信中斷、數據錯誤等多種情況）問題，提升繼電保護的冗余度，從而減少互感器帶來的影響，確保繼電保護的性能和動作可靠性。

（3）在裝置的開發方面來說，110kV及以下數字化變電站的建設工作在不斷推進，在不久的將來110kV及以下變電站將全面實行數字化和智能化，可以說數字化變電站繼電保護具有良好的發展前景。據相關學者表示，有關于集中式后備保護的研究活動已經在進行中，雖然還沒有實際的設備產生，相信隨著科學技術以及數字化變電站的不斷發展，開發出有效的集中式保護設備只是時間的問題，研發出的新設備必定在性能和可靠性方面有很大的提升。

2.2 繼電保護的調試與安裝

因數字化變電站的繼電保護僅支持數字信息的傳輸與交流，為此需要在調試的試驗儀和保護裝置間增設一個數據采集裝置，這就為調試工作增加了一定的難度。由于繼電調試的工作人員本身對學歷和專業知識的要求就較高，其中的部分人員還具備遠程操作能力，為此，在接受新的調試方法訓練時不存在無法接受的情況。而對于具備長期工作經驗的技術人員來說，對于安裝接線的技術相對嫻熟，但是對新事物的接受能力明顯不足。因此，對光纖安裝的業務相對薄弱，很難在短期之內進行思想轉變，這就需要加強對安裝技術人員的培訓工作，通過合理的調試和安裝來提升繼電保護的可靠性。

3 結語

變電站的繼電保護裝置是保障電力系統平穩運行的關鍵技術，因此，提升繼電保護裝置的可靠性是維系電力系統正常運行的必要之舉。文中以110kV數字化變電站繼電保護裝置作為研究對象，分析其運行特點及對繼電保護的可靠性產生影響的相關因素，并提出相應的解決方法，旨在提升110kV數字化變電站繼電保護的可靠性，保證電力系統的穩定運行，以此，促進電力事業的長期穩定發展。

參考文獻：

[1]程妮.提高數字化變電站繼電保護系統可靠性措施分析[J].電子世界，2016（08）.

[2]陳翔.分析數字化變電站繼電保護系統的可靠性和有效方法[J].城市建設理論研究：電子版，2013（17）.endprint