變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性分析

李海峰

貴州魯中礦業(yè)有限責任公司 貴州畢節(jié) 552102

我國作為一個工業(yè)大國，人們生活生產(chǎn)的各方面都離不開電力資源，由于經(jīng)濟的發(fā)展，人們的需求也在不斷增加，所以變電站的改革就十分必要。變電站的智能化發(fā)展模式已經(jīng)成為必然趨勢，這其中就包括繼電保護系統(tǒng)的智能化，繼電保護系統(tǒng)直接關(guān)系著整個變電站的穩(wěn)定運行，因此分析研究變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性就具有十分重要的意義[1]。

1 關(guān)于繼電保護

1.1 繼電保護的概念

繼電保護是通過檢測電力系統(tǒng)中發(fā)生的異常情況或是故障，從而發(fā)出報警信號，或是將故障進行切除或隔離。由于這一過程中會使用一些有觸點的繼電器對電力系統(tǒng)或相關(guān)元件（如發(fā)電機、變壓器及輸電線路等）進行保護，從而避免其被損壞，因此稱為繼電保護。繼電保護裝置一般是由測量元件、邏輯環(huán)節(jié)以及執(zhí)行輸出等三個部分組成，且其在技術(shù)上應滿足選擇性、速動性、靈敏性及可靠性，從而更好的實現(xiàn)繼電保護功能。

1.2 繼電保護的基本原理

繼電保護裝置的功能一般要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后的電氣物理量的變化來通過相應的原理實現(xiàn)。在實際的電力系統(tǒng)運行過程中，電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，其前后電氣物理量的變化有——電流增大、電壓降低、測量阻抗發(fā)生變化以及電流和電壓之間的相位角發(fā)生改變等。根據(jù)這些變化，繼電保護裝置會構(gòu)成各種原理的繼電保護，如母線繼電保護、變壓器繼電保護、發(fā)電機繼電保護等[2]。

2 變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性分析

2.1 合理設(shè)置設(shè)備接口連線

在進行設(shè)備接口連線的設(shè)置時，應確保同一段間隔的SV插件采樣和GOOSE設(shè)備之間的接口連線在不同的設(shè)備之間進行，并對相關(guān)插件的質(zhì)量嚴格把關(guān)。此外，在智能變電站中，除了一些就地化配置的合并單元、智能終端與一次設(shè)備之間仍然使用電纜之外，其他的應使用光纖電纜代替，并做好電纜的維護工作，防止齊備污染和損壞。

2.2 智能終端隔離措施

智能變電站智能終端是保護測控等裝置對一次設(shè)備進行控制和狀態(tài)量采集的接口。某線路智能終端故障隔離時，應調(diào)整受影響的保護裝置的運行狀態(tài)（如將該套智能終端對應的線路保護、母差保護由跳閘改信號），退出本套智能終端的出口硬壓板，退出重合閘功能。此外，由于雙套冗余配置的兩套過程層網(wǎng)絡(luò)間沒有聯(lián)系，因此在一次設(shè)備帶電運行、一套智能終端退運的情況下，應斷開兩套智能終端間的重合閘啟動和閉鎖回路。

2.3 防誤操作庫

防誤操作庫是實現(xiàn)整個防誤操作信息化網(wǎng)絡(luò)化的重要操作，整個防誤操作中最為重要的一個部分就是防誤信息庫的構(gòu)建，防誤信息庫可以通過對信息庫中數(shù)據(jù)的調(diào)用比對實現(xiàn)對操作人員的操作是否合理進行判定，一旦判定操作人員操作失誤便會促使其停止操作，進而促進整體的安全性。防誤操作信息庫一般可以分為兩大類：（1）錯誤操作信息庫。錯誤操作庫主要是對操作人員的一些錯誤的操作和指令進行匯總的一個信息庫，這個信息庫可以有效地實現(xiàn)對信息的調(diào)取與處理。同時在儲存了大量的錯誤信息之后，它還可以作為智能判誤云平臺的后臺信息庫，人們在進行錯誤操作判斷時，可以根據(jù)已知的信息對未知的操作是否合理進行判斷，進而有效地提升整個操作的有效性與安全性。同時該信息庫還可以分析二次設(shè)備狀態(tài)隨一次設(shè)備狀態(tài)變化的規(guī)律，進而提升變電操作的效力。（2）錯誤操作補救規(guī)則庫。一些設(shè)備中可能沒有搭載主動阻止錯誤的設(shè)備或是主動阻止錯誤進行的設(shè)備失靈，這時錯誤的操作便會發(fā)生針對這樣的情況，則需要進行相關(guān)的補救措施[3]。這個數(shù)據(jù)庫主要就是存儲了相關(guān)錯誤的類型與相關(guān)的解決方式。

2.4 提高系統(tǒng)冗余性

提高系統(tǒng)冗余性可以維護繼電保護系統(tǒng)的可靠性和安全性，具體的措施為：利用以太網(wǎng)交換機的數(shù)據(jù)鏈的路層技術(shù)對變電站實時監(jiān)控；在三個基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上形成網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求，其中，總線結(jié)構(gòu)利用交換機進行數(shù)據(jù)信息的傳送，有減少接線的作用，但是冗余度比較差，所以在使用中，可以通過延長時間增加敏感度，提高冗余性；環(huán)形結(jié)構(gòu)環(huán)路上的任何點都可以提供冗余，如果和以太網(wǎng)的交換機進行有機結(jié)合就可以形成樹協(xié)議，也可以提高繼電系統(tǒng)的冗余度，同時還可以在一定的時間范圍內(nèi)實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的控制，但是環(huán)形結(jié)構(gòu)使用時需要的收斂時間比較長，完成任務的速度比較慢，還會對系統(tǒng)重構(gòu)產(chǎn)生影響；星型結(jié)構(gòu)的等待時間比較短，所以適用于比較高的場合，不存在冗余度，其缺點是一旦主交換機的過程中有了故障，就會對信息傳送產(chǎn)生影響，可靠性相比下來就比較低，所以并不適合進一步推廣普及。想要提高變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性，就要提高系統(tǒng)冗余性，所以選擇繼電保護系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架就要注意結(jié)合實際情況，并對比不同架構(gòu)的優(yōu)缺點，進而選擇出合適的架構(gòu)[4]。此外，由于環(huán)形結(jié)構(gòu)自身的可靠性比較強，所以可以把環(huán)形結(jié)構(gòu)應用于母線的保護裝置中，以增強繼電保護系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。環(huán)形結(jié)構(gòu)對母線的保護的可靠性高，可以滿足繼電保護系統(tǒng)對可靠性的要求，且對元件的損害比較小，所以更可以提高繼電保護系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

傳統(tǒng)的變電站繼電保護系統(tǒng)并不能滿足眼下發(fā)展對可靠性和穩(wěn)定性的要求，所以要通過智能化技術(shù)來完善，通過分析變電站繼電保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，結(jié)合系統(tǒng)中出現(xiàn)的不同狀況，制定科學合理的配置方案，來提高變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。