基于智能變電站繼電保護技術(shù)分析

謝舒 李健 陳剛

摘 要：智能變電站作為智能電網(wǎng)建設(shè)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，而在當前智能變電站中，繼電保護技術(shù)作為其中最為核心的技術(shù)，需要通過對繼電保護技術(shù)進行合理優(yōu)化，有效地保證設(shè)備和人員的安全，確保智能變電站安全、可靠的運行，推動我國智能電網(wǎng)的快速發(fā)展。因此，有必要對智能變電站繼電保護技術(shù)中存在的缺陷進行分析，從而采取有效的措施對智能變電站繼電保護技術(shù)進行優(yōu)化，保證變電站安全、穩(wěn)定的運行。因此，本文對電力系統(tǒng)中智能變電站繼電保護技術(shù)進行分析。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);智能變電站;繼電保護技術(shù)

一、智能變電站概述

1.介紹

智能變電站之中往往會使用較多工作可靠、技術(shù)先進、集成化程度高的智能設(shè)備，采用全數(shù)字化控制模式，通過網(wǎng)絡(luò)來對各種數(shù)據(jù)進行傳輸，能夠自動完成信息測量、采集、保護、控制等基本功能。此外，很多智能電站還支持電網(wǎng)智能調(diào)節(jié)、實時遠程控制、故障診斷等非常先進的功能。在智能變電站中，采用了統(tǒng)一的信息平臺，可以實現(xiàn)縱向和橫向的信息傳遞，對各種信息進行統(tǒng)一化的管理。其中的智能高壓設(shè)備主要包括高壓開關(guān)設(shè)備、智能變壓器、電子互感器。智能變電站的工作特殊決定了其對變電站運行穩(wěn)定性有著非常高的要求。智能變電站在對這些信息進行采集和分析之后，不僅可以及時對這些信息進行共享，還可以根據(jù)這些信息開展良性的互動。

2.優(yōu)點

1）環(huán)保效果比較好：在智能變電站運行過程中刨除了傳統(tǒng)的電纜，而是使用光纖電纜進行連接。而且在內(nèi)部設(shè)施上也大量的采用能耗較低的集成電子設(shè)備，用電子互感器代替了充油式互感器，很大程度上降低了變電站的建設(shè)成本及能源消耗，很好地實現(xiàn)了低碳環(huán)保的優(yōu)化。2）交互性良好：智能變電站能夠自動收集并進行分析信息，并在變電站的體系內(nèi)部共享這些信息數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)和更高級的系統(tǒng)之間互動，各個智能變電站之間的相互聯(lián)系，能夠有效地保障整個電力系統(tǒng)的安全運行。3）可靠性強：在眾多的用電用戶之中，大家對于選擇供電部門最看重的就是可靠性。這也就要求智能變電站可靠性要更高，不僅僅可以滿足用戶需求，更重要的是可以保障電力系統(tǒng)運行更高效，有效地減少出現(xiàn)用電故障，使變電站始終處在良好的運行狀態(tài)。

二、智能變電站繼電保護技術(shù)分析

1.過流電限定保護技術(shù)分析

在智能變電站之中，如果運行中出現(xiàn)了電流過載，會導(dǎo)致系統(tǒng)外部出現(xiàn)一定的短路，當電流超出負荷的狀況下，就會在一定程度上致使外部出現(xiàn)故障，再加上也會導(dǎo)致線路出現(xiàn)跳閘。因此在對電力系統(tǒng)智能化變電站建設(shè)中，需要合理的應(yīng)用過流電限定方式，保證可以對電路起到保護作用，假如出現(xiàn)超負荷的電流，可以在第一時間之內(nèi)發(fā)出警報，而其中的智能系統(tǒng)在接受到相關(guān)信息后就能實現(xiàn)自我保護，這樣做的目的不僅能促進繼電保護過程中的可靠性，還能不斷提高其安全性。

2.線路繼電保護技術(shù)

線路繼電保護技術(shù)是智能變電站繼電保護技術(shù)中重要的組成部分，不僅承擔保護線路的保護職責，同時有效控制線路的運行狀態(tài)，避免線路出現(xiàn)安全故障，若線路出現(xiàn)安全故障，線路繼電保護技術(shù)會在最短的時間內(nèi)，向工作發(fā)出警報，此時工作人員按照規(guī)定采取相應(yīng)的措施解決出現(xiàn)的故障。 在智能變電站建設(shè)過程中，電力企業(yè)應(yīng)根據(jù)線路運行要求，將測控裝置配置在線路上，對線路進行實時監(jiān)控的同時，將監(jiān)控產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在第一時間內(nèi)上傳至電力系統(tǒng)中， 此時繼電保護技術(shù)會對數(shù)據(jù)進行全面的分析，以便實施正確的管理措施，保證線路處在安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

3.實現(xiàn)自動報警

在變電站中有效地應(yīng)用自動報警機制，對繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行也有著巨大的提升。當智能變電站在運行時有故障現(xiàn)象，自動報警機制就會啟動，變電站的繼電保護裝置最先作出反應(yīng)，它會及時地整理并且保存好變電站內(nèi)部的電力數(shù)據(jù)，并且迅速找出故障發(fā)生點，收集相關(guān)故障數(shù)據(jù)，對于這些故障信息，系統(tǒng)會進行分析，做出初步診斷結(jié)果，完成診斷以后，繼電保護裝置會立即跳閘保護系統(tǒng)。引入自動報警裝置能夠極大程度地提升電力故障的診斷效率，還能保護電力系統(tǒng)不受電力故障的干擾，這也促進了智能變電站可靠性的提升。

4.變壓器的繼電保護

變壓器在智能變電站內(nèi)的作用就是對相關(guān)元件進行保護。在對變電站繼電保護的裝置進行安裝時，較為合適的運行模式即安裝模式，選擇這種模式，能夠推動繼電保護充分發(fā)揮其自身作用。在實際的運行過程中，變壓器繼電保護是以非電量保護為核心的，因此應(yīng)將電量保護與電纜直接連接。除此之外，還應(yīng)該與繼電保護裝置直接連接。在系統(tǒng)運行過程中，一旦變壓器受到危險因素影響，非電量保護模塊便會自動跳閘，避免因危險因素的影響導(dǎo)致線路故障發(fā)生，并保證了變壓器的正常穩(wěn)定運行，確保繼電線路的安全。

5.合理利用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

環(huán)形網(wǎng)絡(luò)機構(gòu)是通過間隔智能終端機實現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的提供，通過網(wǎng)絡(luò)進行傳遞，當然對采樣值組網(wǎng)進行利用也能達到類似的效果，在信息傳遞中，母差保護裝置的容納量會受到網(wǎng)絡(luò)報文流量的影響，不利于提高繼電保護系統(tǒng)的可靠性，這時就要對交換機的配置進行合理調(diào)整，光纖口是其中的重點，要實現(xiàn)對環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理利用，需要行業(yè)工作人員完善對這種結(jié)構(gòu)的認識和了解，增強對備用芯的使用力度，提高環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效率。

三、智能變電站繼電保護設(shè)計優(yōu)化措施

1.安全性的優(yōu)化

智能變電站的繼電保護是在IEC61850的標準下運行的，其統(tǒng)一性既是優(yōu)點，同時也是缺點。標準統(tǒng)一也就意味這是處在完全透明的電網(wǎng)環(huán)境中，這也就表明在整個繼電保護系統(tǒng)運行中將會面臨來自網(wǎng)絡(luò)上的惡意攻擊，對整個變電站的信息安全造成威脅。鑒于IEC61850的表針體系中沒有明顯的界定安全，往往需要使用者在進行操作中時要做好分析系統(tǒng)安全，以實現(xiàn)變電站繼電保護的優(yōu)化。

2.同步性優(yōu)化

繼電保護裝置在具體運行過程中，會遇到數(shù)據(jù)同步這一經(jīng)常性問題。為消除電氣量幅值誤差與相位誤差，必須進行科學(xué)的設(shè)備優(yōu)化，促使其在相應(yīng)時間段及時獲得準確、全面的數(shù)據(jù)。如果丟失同步數(shù)據(jù)信息，勢必會影響采集數(shù)據(jù)的準確性，導(dǎo)致產(chǎn)生較大誤差。因此在進行同步性優(yōu)化過程中，必須做好過壓保護與過流保護。這種保護行為的運行原理比較簡單，也就是說，保護動作僅僅需要保證輸入信號的正確性，這樣即使丟失同步數(shù)據(jù)信息，也會不對保護操作產(chǎn)生較大干擾。

3.實時性優(yōu)化

智能變電站繼電保護的重要特點就是具有一定的實時性，但是在設(shè)計保護結(jié)構(gòu)的時候，設(shè)計工作通常會受合并器鏈路傳播時延、交換機交換時延等因素的限制，從而影響變電站數(shù)字化互感器的傳輸效果，導(dǎo)致傳輸誤差超出允許范圍。當合并器完成采集器傳輸數(shù)據(jù)信息之后，合并器會有一個排隊處理過程，而且接受采集器通信階段也會出現(xiàn)等待時間，同時受系統(tǒng)交換機性能的影響，實際運行中會出現(xiàn)不同程度的延時，因此需要采取相應(yīng)的措施進行優(yōu)化。

四、結(jié)束語

綜上所述，我國電力系統(tǒng)在建設(shè)智能變電站時，應(yīng)充分發(fā)揮繼電保護技術(shù)的保護作用，通過線路保護技術(shù)、變壓器保護技術(shù)以及過流電限定保護技術(shù)，為智能變電站營造安全穩(wěn)定的運行環(huán)境，保證電力系統(tǒng)高質(zhì)量高效率的完成電力生產(chǎn)和輸送工作。

參考文獻：

[1]姚東峰.基于智能變電站繼電保護運行維護技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，（17）：179.

[2]李嘯塵.探討智能變電站繼電保護的運行和維護技術(shù)[J].數(shù)碼世界，2020，（3）：266.

[3]徐磊.智能變電站繼電保護設(shè)備的運行和維護[J].魅力中國，2019，（49）：348.

[4]尚書玉.智能變電站繼電保護及自動化系統(tǒng)分析[J].魅力中國，2019，（51）：466.