智能變電站的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用

劉瑾 符凌翔

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司丹陽市供電分公司，江蘇 丹陽 212300）

隨著科學(xué)進(jìn)步與技術(shù)發(fā)展，社會(huì)對(duì)用電量與用電可靠性提出了更高要求，必須建立一個(gè)更可靠、高效、兼容、互動(dòng)的智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)是通過智能變電站組成的，智能變電站對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)來說是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)的變電站相比，智能變電站是一種更為先進(jìn)、可靠的智能設(shè)備，他是在信息技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的高效共享，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)的采集和測(cè)量。不僅如此，智能變電站還能夠通過自動(dòng)控制功能實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)、在線分析和決策。為了讓智能變電站更加穩(wěn)定的運(yùn)行，采取繼電保護(hù)技術(shù)是有必要的。因此保護(hù)系統(tǒng)裝置作為整個(gè)電網(wǎng)最重要的二次設(shè)備之一，其可靠性也越來越得到整個(gè)社會(huì)普遍的重視。對(duì)智能變電站繼電保護(hù)優(yōu)點(diǎn)、關(guān)鍵元件、配置與整定要求、提升可靠的措施等進(jìn)行了重點(diǎn)研究分析。

一、智能變電站繼電保護(hù)存在的優(yōu)點(diǎn)

現(xiàn)階段電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢(shì)就是智能變電站，通常情況下智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)主要分為四個(gè)方面：一是保護(hù)裝置；二是合并單元；三是智能終端；四是通信網(wǎng)絡(luò)等。和以往傳統(tǒng)的常規(guī)變電站進(jìn)行比較，智能變電站存在著以下優(yōu)點(diǎn)：

首先光纖組網(wǎng)對(duì)傳統(tǒng)二次電纜進(jìn)行替代；無論是變電站中的一次設(shè)備與二次設(shè)備之間，還是二次設(shè)備與其他二次設(shè)備之間都需要進(jìn)行信息交互和信號(hào)傳輸，今天能夠在一定程度上應(yīng)用先進(jìn)的光纖傳輸技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二次控制電纜，不僅能加強(qiáng)通信效率，同時(shí)還能降低電纜在使用過程中的數(shù)量，對(duì)變電站的投資成本進(jìn)行降低。其次加強(qiáng)通信效率，對(duì)電纜的使用數(shù)量進(jìn)行減少，對(duì)變電站的投資成本進(jìn)行降低，保證信息傳輸過程中的便捷性。在常規(guī)變電站中，由于不同廠家設(shè)備之間的通信存在著比較差的兼容性，再加上執(zhí)行通信協(xié)議也存在著不同，由于智能變電站使用統(tǒng)一的規(guī)約，進(jìn)一步對(duì)監(jiān)控信息、控制信息以及保護(hù)信息，還有測(cè)量信息等實(shí)施統(tǒng)一的處理和控制，在對(duì)信息可靠性進(jìn)行提高的基礎(chǔ)上，還能促進(jìn)其完整性。再次能夠?qū)ΤＲ?guī)變電站中的難題進(jìn)行解決。由于常規(guī)變電站中的電流互感器存在著較多不足，會(huì)出現(xiàn)一系列問題，如鐵磁諧振、電磁飽和以及絕緣油等，由于智能變電站電子互感器能夠?qū)υ擃悊栴}進(jìn)行消除。對(duì)于智能變電站，通過使用光纜傳輸替代電纜，避免了電纜之間的電磁干擾以及直流接地的風(fēng)險(xiǎn)。最后加強(qiáng)自動(dòng)化以及管理水平，智能變電站中的二次設(shè)備通過實(shí)現(xiàn)智能化，可遠(yuǎn)程交互功能大幅度提升，保證信息在傳輸過程中的實(shí)時(shí)性，降低變電站在運(yùn)維過程中的人工成本，加強(qiáng)變電站自動(dòng)化以及管理水平，促進(jìn)變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二、分析智能變電站繼電保護(hù)關(guān)元件分析

由于智能變電站一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)了智能化，再加上二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，無論是智能化電子設(shè)備，還是光纖通信網(wǎng)絡(luò)，它們都對(duì)變電站繼電保護(hù)產(chǎn)生了比較深遠(yuǎn)的影響。統(tǒng)一的IEC-61850 協(xié)議規(guī)定智能變電站需采取分層模式，在一定程度上構(gòu)建站控層，間隔層以及過程層等，對(duì)智能變電站繼電保護(hù)可靠性產(chǎn)生影響的關(guān)鍵元件為電子式互感器以及合并單元、同步時(shí)鐘源等。有電子式互感器范圍相對(duì)來說比較廣，其中包括非常規(guī)或者常規(guī)版的互感器，由于光纖通信能夠使電子互感器與智能設(shè)備進(jìn)行直接通信，雖然電子式互感器沒有鐵芯，還能避免磁飽和與鐵磁諧振，促進(jìn)測(cè)量的精準(zhǔn)性與高度性，具有較快的反應(yīng)速度，結(jié)構(gòu)也十分簡(jiǎn)單，價(jià)格不高。其中合并單元是為了配合互感器和智能設(shè)備通訊進(jìn)行產(chǎn)生的，對(duì)于一些常規(guī)變電站保護(hù)裝置采用主要通過二次電纜直接接入電壓以及電流互感器，之后由保護(hù)裝置內(nèi)部開展模數(shù)轉(zhuǎn)換、采樣值計(jì)算等，智能變電站保護(hù)裝置能夠?qū)喜卧獢?shù)字量進(jìn)行直接接收，智能變電站在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中主要依靠的就是SV、GOOSE 網(wǎng)絡(luò)的，交換機(jī)搭建的網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)鹘y(tǒng)電纜進(jìn)行替代，由于交換機(jī)是連接變電站各個(gè)智能單元的橋梁，充分的為各元件提供科學(xué)有效的傳輸通道，還能對(duì)寬帶進(jìn)行合理分配，保證數(shù)字量的高效傳輸。在常規(guī)變電站中，保住裝置通過電纜和斷路器之間的相互連接，裝置內(nèi)部插件的出口繼電器閉合，斷路器可以實(shí)現(xiàn)分、合閘，在智能變電站中，保住裝置通過進(jìn)行GOOSE 傳輸，能夠讓智能終端受到保護(hù)裝置的調(diào)合閘命令，對(duì)電纜的使用進(jìn)行避免。智能變電站二次設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行中主要的條件之一就是精準(zhǔn)并且相對(duì)統(tǒng)一的時(shí)鐘源，通過使用GPS 或者北斗等作為基準(zhǔn)時(shí)鐘源，各二次設(shè)備有統(tǒng)一時(shí)標(biāo)的采樣、控制、信號(hào)等。

三、分析智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

（一）分析計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用

在信息快速發(fā)展的現(xiàn)如今，智能變電站的機(jī)電保護(hù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)具有深刻的融合，并且通過計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠更好地讓繼電保護(hù)技術(shù)更加準(zhǔn)確和智能操作，更加充分地發(fā)揮作用。使用計(jì)算機(jī)技術(shù)還能對(duì)智能變電站運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過對(duì)參數(shù)進(jìn)行分析獲得的結(jié)果來判斷智能變電站是否處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。如果存在問題的情況，那么可以采取合理的措施進(jìn)行優(yōu)化解決。

（二）分析智能系統(tǒng)的二次檢核

對(duì)于智能變電站來說，一次核驗(yàn)通常不能發(fā)現(xiàn)所有的問題，這時(shí)便需要進(jìn)行二次檢核，通過二次檢核，技術(shù)人員能夠更加充分的發(fā)現(xiàn)智能變電站所存在的問題，同時(shí)能夠?qū)ο嚓P(guān)的設(shè)備運(yùn)行異常情況進(jìn)行更為精確的調(diào)整，讓電能的供應(yīng)更加流暢，讓整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。

（三）分析網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用

由于最近的幾年來，我國(guó)加大力度對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，使我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模不斷進(jìn)行擴(kuò)大和發(fā)展，對(duì)于某一些區(qū)域的電力系統(tǒng)而言，單一的繼電保護(hù)裝置并不能夠滿足現(xiàn)如今電網(wǎng)發(fā)展的實(shí)際需要，因此在此情況之下，采用網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)能夠?qū)ζ鋯栴}進(jìn)行妥善解決，而且網(wǎng)絡(luò)能夠提高電網(wǎng)系統(tǒng)的管理質(zhì)量和效率，并及時(shí)將系統(tǒng)各部的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，統(tǒng)一處理，以便讓整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行更加流暢。

（四）分析分布式信息流配置

由于智能變電站主要是通過光纖對(duì)其各種繼電保護(hù)設(shè)施相互的連接到一起，在智能變電站中，各種類型故障網(wǎng)絡(luò)故障問題是相對(duì)比較嚴(yán)重的，在實(shí)際進(jìn)行解決的過程中也是相對(duì)比較困難的，一方面是由于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在實(shí)際進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中相對(duì)比較復(fù)雜，路線比較多樣。而且由于光纖比較容易受到環(huán)境因素的影響，使得信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中很有可能受到干擾。為了解決這一問題，使用分布式信息流網(wǎng)絡(luò)就是一種很好的方法。不過需要注意的是，在使用分布式信息流網(wǎng)絡(luò)之前，變電站的信息一定要和通信標(biāo)準(zhǔn)一致，這樣的信息也能夠更加準(zhǔn)確的進(jìn)行傳輸，然而在這個(gè)要求下，傳統(tǒng)的變電站是無法進(jìn)行滿足的，分布式的信息流網(wǎng)絡(luò)是一種將所獲得電流和電壓信號(hào)通過特定方式進(jìn)行傳輸，并且直接傳輸進(jìn)SV 網(wǎng)絡(luò)的一種方式，采用這種技術(shù)還需要保證智能終端和智能變電站中的一次和二次設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)更好的連接，而且要確保同時(shí)連接，這樣才能共同組成GOOSE 網(wǎng)絡(luò)，并在對(duì)應(yīng)智能終端的操控下，實(shí)現(xiàn)跳閘和合閘等一系列操作。需要注意的是，技術(shù)人員需要按照特定的規(guī)范在母線和線路上安裝電子式電壓互感器，這樣能夠在檢測(cè)信號(hào)進(jìn)入到合并單元后，將其數(shù)據(jù)根據(jù)特定的方式傳輸給SV 網(wǎng)絡(luò)中。

（五）分析繼電保護(hù)的維護(hù)技術(shù)

對(duì)于智能變電站而言，在實(shí)際運(yùn)行的過程中，內(nèi)部的一些裝置和設(shè)備會(huì)逐漸產(chǎn)生損耗，技術(shù)人員需要根據(jù)特定裝置以及設(shè)備的使用頻率和維護(hù)要求，嚴(yán)格根據(jù)規(guī)范對(duì)其進(jìn)行合理維護(hù)，一般情況下，智能變電站內(nèi)部的保護(hù)裝置主要包括以下方面：一是繼電保護(hù)裝置；二是報(bào)文分析裝置；三是網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等。不同的設(shè)備承擔(dān)著不同的責(zé)任，在整個(gè)系統(tǒng)中存在著十分重要的作用，技術(shù)人員要保證每個(gè)設(shè)備的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，才能讓整個(gè)繼電保護(hù)的作用得以實(shí)現(xiàn)。具體來說，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)按照規(guī)范進(jìn)行巡視和檢查，尤其針對(duì)一些容易出現(xiàn)問題的設(shè)備進(jìn)行全方位檢查，并對(duì)信息進(jìn)行收集和處理。一旦發(fā)現(xiàn)故障隱患，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取預(yù)防措施，將隱患排除，避免隱患演化成比較嚴(yán)重的問題。同時(shí)現(xiàn)如今智能變電站報(bào)警系統(tǒng)越來越完善，幾乎系統(tǒng)任何的一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障問題，報(bào)警系統(tǒng)都能夠根據(jù)特定的信號(hào)方式進(jìn)行反饋，技術(shù)人員還要對(duì)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，使其報(bào)警系統(tǒng)能夠良好地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，充分發(fā)揮出其自身作用。在此之外，在處理故障的過程中，技術(shù)人員還要及時(shí)進(jìn)行記錄，并將其和過往的故障記錄整合在一起，形成規(guī)范的故障日志。這樣不僅能夠?qū)φ麄€(gè)電力系統(tǒng)的故障預(yù)防和排查工作提供幫助，還能夠在日常運(yùn)維時(shí)讓工作更加有針對(duì)性。最后還要對(duì)變電智能繼電保護(hù)技術(shù)管理工作結(jié)合時(shí)代發(fā)展的需要，積極的和計(jì)算機(jī)技術(shù)相互融合到一起，通過管理系統(tǒng)讓機(jī)電保護(hù)技術(shù)更加高效和準(zhǔn)確，保證其技術(shù)人員通過計(jì)算機(jī)技術(shù)提高繼電保護(hù)設(shè)備的整體管理效果。

結(jié)語：總而言之，我國(guó)電力系統(tǒng)規(guī)模越來越大，使用的技術(shù)也越來越先進(jìn)，不僅給各行各業(yè)的生產(chǎn)提供了源源不斷的支持，還為千家萬戶的日常生活提供了有力的保障。可靠的電力供應(yīng)是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著至關(guān)重要的作用，目前智能電網(wǎng)的發(fā)展非常迅速，智能變電站的建設(shè)成為主流，智能變電站也帶來了技術(shù)的變革，對(duì)繼電保護(hù)提出了更高的要求，信息網(wǎng)絡(luò)化、操作智能化是最直接的體現(xiàn)，電力系統(tǒng)的安全可靠性也上了一個(gè)新的臺(tái)階。此外，智能變電站的管理還要和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行充分融合，通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)內(nèi)部的各種設(shè)備進(jìn)行更加高效和精確的調(diào)度，為系統(tǒng)的維護(hù)和檢修工作提供更為有力的支持。