智能變電站繼電保護系統所面臨的若干問題

朱明成

摘 要：近年來，我國社會發展對于電力的需求不斷增加，受此影響，變電站也面臨著更多的運行壓力，此時，為了進一步提升變電站的運行效率和穩定性，就需要實現變電站的智能化發展。鑒于此，本文從智能變電站的特點入手，從電子式互感器、對時同步系統、就地保護以及異常數據等四方面，分析繼電保護系統在具體運行時所面臨的若干問題，為實現智能電網的更好發展提供借鑒。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護系統;問題

前言：作為當今社會發展的主要能源，電力的發展不僅極大的便利了人民生活，同時也有效促進了國民經濟的發展。如今，面對著人們不斷上升的用電需求，為更好地適應社會發展需要，電力系統的發展不斷擴大，與此同時，電網系統的結構也日益復雜，在這樣的背景下，就需要進一步加強對于電力系統中的智能化繼電保護自動化技術的研究，以便其能夠更好地發揮在提高電力系統工作效率、增強電力系統運行穩定性中的作用。下面，筆者將就智能變電站繼電保護系統的應用進行詳細分析和闡述。

一、智能變電站的特點

其一是相關的合并單元、電子式互感器和智能終端等新設備相繼出現，為繼電保護過程中的相關測量控制操作提供了便捷;其二是網絡交換機的大量應用，不僅局限于站控層，更延伸至過程層;其三是二次接線設計大量采用光纜，實現了數字化輸出。

二、變電站繼電保護概述

2.1智能變電站繼電保護

繼電保護是對電力系統中發生的故障或異常情況進行檢測，從而發出報警信號或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。在智能變電站的建設中，使用先進技術實現變電站運作效率提升的同時，也需要在其繼電保護系統部分，基于智能變電站的特點針對性地建立繼電保護系統，繼而在智能變電站的運作過程中，面對所出現的裝置故障，可以在保護系統完整性的前提下進行系統保護，以實現整個電網的運作穩定和安全。

2.2智能變電站繼電保護評價標準

在智能變電站中繼電保護裝置作為一種可以進行修復的元件，在對其使用可靠性進行評價分析時，需保障其狀態劃分的合理性，可劃分為故障維修、拒動作、誤動作、正常動作以及檢修結果狀態。當前我國對于智能變電站繼電保護系統的評價范圍主要包括以下幾個方面：直流回路保護設置以及繼電保護裝置的運行情況、縱聯保護通道保護使用設備的運行情況、交流電壓以及電流回路的使用狀態、供電保護裝置使用狀況等等。評價指標主要有修復率、故障率、可用率、可靠率以及正確動作率等。

三、智能變電站繼電保護系統所面臨的具體問題

3.1電子式互感器

在繼電保護系統中，電子式互感器的使用對于線路安全、變壓器運行、母聯與母線等都形成了較為有效的保護作用，一定程度上為繼電保護增添了可靠性。然而在電子式互感器的具體應用過程中也存在諸多顯著問題。

其一，電子互感器的使用增添了系統的運行負擔，器件的增加會導致系統的可靠性有所下降，部件之間的延時問題、網絡延時、采樣難以達到同步等問題都會進一步影響到繼電保護系統的正常工作。

其二，變電技術的發明與應用致使站內電磁環境呈現出日益復雜化的特質，對于電子式互感器的正常工作造成了一定干擾，尤其以采集器作為其中的代表，最易受到電磁干擾的影響。當斷路器與開關進行分合操作，或系統出現短路故障時，也會對繼電保護系統的正常工作運行造成一定干擾。其三，在電網發生擾動、電力系統出現故障期間，處于暫態過程的電流互感器將直接影響到電子式互感器測量的精確度，進而導致繼電保護系統發出錯誤動作。此外，在繼電保護系統實際運行的過程中，變壓器、互感器這類非線性鐵磁元件的暫態過程并非獨立存在與發生的，彼此間會產生交互作用，進一步影響到繼電保護系統的安全運行。

其四，作為電子式互感器的關鍵組成元件，模擬信號在合并單元上得到有效匯集，并由此轉換為數字信號。鑒于采樣時間序列與接收數字量采樣存在不對等關系，因此選擇采用插值算法的方式進行重新采樣。但該算法自身便存在較大的漏洞，受算法難易程度以及算法階數的影響，在插值時必然會產生一定誤差，并且插值的位置選擇會直接影響到信號的諧波。在具體計算時常常為追求插值速度而忽視算法的準確度，進而造成插值結果與實際情況存在較大誤差。同時，受合并單元自身性能的影響，倘若其電源受到損壞或外界電磁波對其造成干擾，都會影響到合并單元的正常工作，嚴重者會導致合并單元發生重啟的異常情況。此外，諸如計數程序等程序上出現疏忽也會影響到合并單元的準確性，合并單元的安全可靠性對于繼電保護系統的正常運行發揮著重要的意義。

3.2對時同步系統

相較于傳統變電站而言，智能變電站的繼電保護系統對于數據傳輸網絡與對時同步系統提出了較高的要求。

當前在我國變電站中，繼電保護系統中的時鐘源主要依靠接收衛星信號，并以此作為對時的標準參照，但時鐘接收信號的能力會受到地理位置、天氣變化等多重因素的影響而產生偏差，因此要想確保提高對時同步系統的可靠性，還需要加強主時鐘的守時能力，并結合實際偏差選取最佳的拉入同步策略。鑒于同步系統中存在諸多復雜環節，各個環節存在的干擾將極有可能導致時鐘同步信號在輸出到合并單元時產生異常跳變。在此情況下，應當盡量保證合并單元輸出帶有同步品質因數的連續、穩定數據，以期最大限度消解對于繼電保護設備造成的影響。

通過分析以上關于對時同步系統對繼電保護裝置造成的影響，可以從以下三方面予以解決：首先是針對線路進行保護，當電流或電壓任一數據失步時，保護系統收到信號后會立即執行閉鎖式保護，與此同時退出相應的方向元件，并自動投入電壓互感器斷線過流。其次是針對變壓器進行保護，主要分為兩種情況，一種是任一測相的電流失步，則應閉鎖變壓器差動保護;另一種是外接零序電流或間隙電流失步，這一情況則并不影響保護行為。最后是針對母線進行保護，倘若母線電壓通道數據發生無效或失步等問題時，則無需閉鎖差動保護，但應閉鎖該母線電壓對保護有影響的判據;倘若支路保護電流出現失步問題，則需要將差動保護進行閉鎖;倘若母聯支路電流通道數據失步，則無需閉鎖母線保護;當支路電流失步時，則無需閉鎖支路的失靈保護。

以上述探討為依據，可以判斷出對時同步系統是影響繼電保護系統效能的主要因素之一。此外，由于主時鐘的信號接收能力會直接影響到保護測控設備的運行，因此繼電保護系統還應當不斷攻克技術難關，逐步減少對于衛星同步信號的依賴，加強對于本地時鐘信號的研發與應用，才能夠更好的改善信號同步問題，提高對時的精準性。

小結：綜上所述，本文在對變電站繼電保護的相關概念和理論予以概述的基礎上，就當前智能變電站繼電保護系統所面臨的若干問題及避免措施進行了探究，得出以下幾點研究結論：在智能變電站相關技術不斷發展的背景下，其繼電保護系統需要結合智能變電站的技術革新，在技術更新上也不斷跟進，保障智能變電站的供電穩定性，當前智能變電站繼電保護系統所面臨的問題主要包括越級跳閘及延時跳閘、母線全停及誤動、計算失誤及人為失誤，針對于這些問題可通過加強數字化技術的應用、提升改造技術水平、提高運作操作精準性、強化保護裝置質量檢驗工作等措施予以避免。

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