智能繼電保護系統(tǒng)的可靠性分析

舒玉琴

摘要：近年來，隨著電力行業(yè)的發(fā)展，大量智能化電力設備在我國電力工程中獲得了應用。繼電保護屬于先進的反事故自動裝置，能夠有效確保供電質量、防止電力事故擴大。正是由于繼電保護承擔了電網(wǎng)運行工作中的第一道防線責任，因此繼電保護的可靠性尤為重要，這也是智能變電站繼電保護技術先進性、規(guī)范性的重要標準。文章通過對智能變電站繼電保護的組成部分、可靠性實施探討，對智能變電站繼電保護設備進行了詳細的介紹，同時對加強智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的有效方法進行了研究，以供后續(xù)參考。

關鍵詞：智能繼電;繼電保護;系統(tǒng)穩(wěn)定

引言

在電力發(fā)展過程中，為了有效適應社會發(fā)展每個階段對于電力的不同需求，電力系統(tǒng)需要通過不斷引入新的技術來對自身進行優(yōu)化升級，例如當前被廣泛推廣建設的智能變電站。但是智能化對于繼電保護仍然具有比較高的要求，因為繼電保護系統(tǒng)作為智能變電站整體架構中重要的組成部分，其可靠性的高低將在很大程度上決定智能變電站運行的穩(wěn)定以及安全。基于繼電保護系統(tǒng)在智能運行過程中的重要性，本文對智能繼電保護系統(tǒng)的可靠性進行簡單的介紹說明。

1智能繼電保護系統(tǒng)可靠性的重要意義

電器元件在單位時間內、特定的環(huán)境下完成規(guī)定功率，并且不發(fā)生任何故障，這就能夠代表這個元件的可靠性。電網(wǎng)的智能化建設過程中繼電保護是最為關鍵的節(jié)點，繼電保護系統(tǒng)的智能化程度以及運行穩(wěn)定性對于電網(wǎng)的穩(wěn)定運行產生直接的影響。變電站的智能化實現(xiàn)一般通過兩個途徑，信息化及網(wǎng)絡技術，其中有很多的電子元件及智能設備，并且所有的元件及設備都必須安全、穩(wěn)定、可靠。變電站運行的客觀條件、數(shù)據(jù)及環(huán)境因素發(fā)生一定的變化都會影響整個電力系統(tǒng)的運行，繼電保護系統(tǒng)會在故障發(fā)生的第一時間發(fā)揮其隔離的作用，讓整個系統(tǒng)規(guī)避電壓、電流帶來的危害，提升整個系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。所以，繼電保護系統(tǒng)穩(wěn)定性直接關系到整個電力系統(tǒng)的運行，必須著力于提升其可靠性。

2智能繼電保護系統(tǒng)的結構

2.1系統(tǒng)結構

分析智能變電站繼電保護系統(tǒng)的結構，需要對系統(tǒng)裝置的可靠性以及與結構之間的關聯(lián)性進行掌握，以保障在智能變電站運行中繼電保護裝置可以被有效控制，進而發(fā)揮性能。一般而言，智能變電站繼電保護系統(tǒng)是在110kV供電跳閘的前提上展開，其可以通過不同形式，完成對智能變電站供電系統(tǒng)的設計。智能變電站繼電保護的控制方法為：（1）直采直跳式，通過光纖將繼電保護裝置直聯(lián)一次智能設備，達到直接操控對應電網(wǎng)接線的效果，從而避開外部干擾快速有效切除故障。（2）網(wǎng)采直跳式，通過組網(wǎng)對繼電保護裝置中的各開關數(shù)據(jù)進行綜合分析判別并直接作用于組網(wǎng)開關，做到繼電保護能力的整體提升。（3）直采網(wǎng)跳式，應對智能變電站運行受組網(wǎng)控制的情況，不直接作用于組網(wǎng)開關，按照智能變電站的運行需求進行有序的配合繼電。

2.2智能組件

智能組件包含合并單元和智能終端。經(jīng)過一系列信息化處理，電子式互感器會把收集的模擬量傳輸給合并單元，各種開關量及設備控制量會被集中到智能終端，統(tǒng)一使用科學合理的排列方式后轉換成特定的數(shù)據(jù)格式，并將其傳送至保護裝置中。在智能變電站繼電保護系統(tǒng)中，智能組件是保護設備與一次設備間的橋梁，由于具有智能組件，可以有效規(guī)避一次設備與保護裝置之間復雜接線，降低構建智能變電站的成本，確保數(shù)據(jù)可以在二次設備中實現(xiàn)共享。

一次設備智能化將模擬量信息、電量信息、設備控制轉化為數(shù)據(jù)，節(jié)省了一次設備投入的同時，既提高了信息的準確性又為集成組網(wǎng)、設備共享提供了條件。智能化去掉了中間繼電器環(huán)節(jié)，極大地簡化了二次接線，增加接線可靠性和提高保護反應速度的同時，使得繼電保護向軟件化集成化發(fā)展，既減少了保護裝置數(shù)量又為繼電保護多樣性配合提供了更好的平臺。

2.3光纖交換機

智能變電站全面采用了光纖通信的方式，光纖通信極大提高了傳輸數(shù)據(jù)的速率、容量、距離和準確性，抗干擾能力高，從而提升了保護裝置的反應速度，使得繼電保護更加靈敏更加可靠。假設繼電保護裝置是大樹的根部，則交換機就是大樹的軀干，在智能變電站繼電保護系統(tǒng)中，光纖交換機是極為重要的組成部分。在實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸時，我們可以通過光纖交換機對變電站繼電保護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀進行快速交換，以此來達到高速有效通信的目的。

3智能繼電保護系統(tǒng)結構的可靠性分析

3.1改用雙A/D系統(tǒng)加入合并單元

合并單元是整個系統(tǒng)中比較重要的一個環(huán)節(jié)，主要的任務是采集相關信息。它的實際應用情況對于整個系統(tǒng)造成的影響遠大于別的元件。在相關的智能化進程中，一個合并單元MU以及電子式互感器就能夠完成所有信息的收集過程，為了增強這些收集信息的可靠程度，所有的采樣合并單元都應該加入兩個A/D系統(tǒng)，這樣單個合并單元就能夠產生兩個采樣值，讓合并單元擁有更為穩(wěn)定、準確的采樣值，不會發(fā)生采樣信息的錯誤，也就規(guī)避了因此產生的保護失敗問題，很大程度上提升繼保系統(tǒng)的可靠程度。

3.2增強過程層繼電保護可靠性

繼電保護系統(tǒng)中相關的過程層繼電保護主要是指對系統(tǒng)變壓器設備以及母線進行最大限度保護，從而有效確保電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行。在過程層繼電保護系統(tǒng)的支持下，可以保證電網(wǎng)對于可能出現(xiàn)的電力波動做到快速響應，在最短的時間內將非正常波動規(guī)律的電力波動恢復到正常穩(wěn)定的可控范圍內。由于在對系統(tǒng)變壓器設備和母線進行保護時，需要保證相關硬件和對應開關控制的相對獨立，在對過程層繼電保護可靠性進行有效增強的過程中，通常會采用多段線路保護方式。該方式下的增強過程，可以保證實時記錄數(shù)據(jù)的準確性，由此便可以增強過程層繼電保護的可靠性。

3.3完善自動報警功能

變電站運行過程中，如果系統(tǒng)內部出現(xiàn)故障，就會自動發(fā)出警報，智能變電站的繼電保護裝置就能做出反應，通過識別智能變電站中相關電力數(shù)據(jù)和整理信息以及保存之后，再識別故障發(fā)生位置;系統(tǒng)的分析模塊會利用系統(tǒng)故障前后的運行數(shù)據(jù)，完成對故障的初步診斷工作，之后智能變電站內部的繼電保護會跳閘以保護整個系統(tǒng)[4]。報警裝置的運行速度和自動化水平有關，智能變電站建設中應該完善自動報警功能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。必須加強對自動報警系統(tǒng)診斷和自動識別功能上的研發(fā)，提升對智能變電站故障問題的發(fā)現(xiàn)速度和診斷的準確性，保護智能變電站的同時也保護電力系統(tǒng)，避免電力系統(tǒng)受到故障問題的干擾，充分保證智能變電站運行的穩(wěn)定。

3.4過流電壓限定保護

智能變電站運行中會受到外界因素的干擾而出現(xiàn)電流過載的問題，容易引發(fā)線路或變電站相關一次設備出現(xiàn)過電流，也即電流過負荷，從而導致故障發(fā)生時繼電保護誤動或者拒動，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性等一系列問題。因此，可以在智能變電站中設計電壓限定延時，以實現(xiàn)每個間隔終端電流的準確測量，一旦發(fā)現(xiàn)負荷問題，及時對系統(tǒng)進行調整，實現(xiàn)對系統(tǒng)的過流電壓限定保護。

結語

隨著智能變電站技術的快速發(fā)展，不僅對可靠性的要求很高，而且對敏感性的要求也很高。通過現(xiàn)代化的技術不斷優(yōu)化，以智能變電站作為電網(wǎng)建設的核心，在組織過程中對構建系統(tǒng)進行相應的管理，可以改善整體的穩(wěn)定性，提高智能變電站的總體技術水平。電力是經(jīng)濟建設的主要支撐點，在社會發(fā)展中起著重要作用，電網(wǎng)已經(jīng)成為首要防御體系。現(xiàn)如今的智能變電站發(fā)展極為迅速，智能化繼電保護技術包含了信息網(wǎng)絡和智能操作的新內容，并在安全管理中達到了電網(wǎng)可靠性的新水平。與傳統(tǒng)的中間繼電器保護相比，智能化繼電保護系統(tǒng)具有更高的設備協(xié)作能力，設備信息交換更簡單、更快捷，可以節(jié)省大量的人力和物質資源，因此具有明顯的優(yōu)勢。

參考文獻：

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