智能變電站繼電保護若干問題研究

江蘇金智科技股份有限公司 吳 松

引言

我國的新型電網主要是智能電網，由先進的控制技術、感應測量技術、計算機、信息技術和物理網絡組成。盡管智能電網提供了高質量的電力供應，但對繼電保護的要求也更高，系統組件仍然面臨許多問題。科學合理優化與繼電保護有關的智能變電站的保護技術，能夠保證智能變電站的安全運行，提高智能變電站的運行效率，促進智能變電站的長期穩定發展。在智能變電站中，繼電保護技術是最重要的技術之一。

電力對社會發展至關重要，為有效提高電力系統的運行水平，必須加強對智能變電站的管理。變電站是集中后備保障的核心。利用協同技術的功能優勢，實現更大范圍的電網保護，為相鄰變電站和變電站本身提供保護措施。智能變電站的有效部署和應用可以保證變電站的運行，提高智能變電站的穩定性。智能變電站過程層的建立，必須分析變電站主要設備的實際狀況。如變電站的主機屬于最新的智能設備，則需確定保護層的內部設備。如主要設備是從現有設備改裝而來，防護就須安裝在接收機的控制柜中。與傳統變電站控制系統相比，繼電保護系統的應用效率更高、更方便，可對變電站系統進行整體動態控制，大大提高變電站數字化升級水平。

隨著我國社會經濟的快速增長，智能化變電站的發展也非常迅速，在此過程中，必須不斷創新和提升繼電保護技術的應用效果，從而確保智能變電站的安全運營，本文對此進行了深入的分析。

1 智能變電站的特點

1.1 具有良好的交互性

智能變電站最重要的作用是信息處理智能化，智能變電站在工作中通過互聯網等信息處理技術，有效地處理了進入網絡的統計數據，然后將安全準確的信息傳送到網絡中。此外，智能變電站不僅提供了網絡的反饋，且與更復雜、更先進的網絡系統進行了有效的交互，利用他們的智力特性。因此，智能變電站的高交互性保證了網絡的可靠運行。

1.2 具有良好的可靠性

高可靠性是智能變電站的基本要求之一。智能變電站是一個完整的系統，如某個特定元素或對象出現故障，也可能影響整個系統的運行。因此智能變電站的設備可靠性非常高，能有效確保系統正常穩定運行；具有良好的低碳環保效果。智能變電所使用的電纜已被現有的普通電纜改為更環保的光纜，而傳統的充油變壓器已成為電子變壓器。這些裝置的更換有效地降低了變電站的運行成本，降低了能耗，改善了環境污染。

1.3 智能變電站繼電保護優勢

智能變電站利用網絡層實現基礎設備之間的協同，實現各種保護裝置之間的數據交換和通信。在程序層中，可將變壓器等輔助線路的繼電保護配置為一級，實現與MCU 的智能交互，無需使用開關即可提供對信息資源的訪問。系統總線繼電保護配置可實現區間級，交換機必須支持對相關設備信息的訪問；智能變電站繼電保護系統可有效保護系統，設備保護可在電網外進行。線路主體的繼電保護，無需開關，可獲得間隙信息，也可與智能MU 設備進行通信，實現自主操作，防止出現系統繼電保護誤操作現象。

2 智能變電站繼電保護系統所面臨的若干問題

2.1 計算失誤及人為失誤

計算誤差是繼電保護系統調整誤差計算的情況，會對繼電保護系統的運行造成嚴重影響，是目前智能電網的主要安全問題。除計算誤差外，如果控制模塊繼電保護系統安裝程序沒有按照設計標準正確連接繼電器，或安裝過程中系統操作員有輕微缺陷，可能導致繼電通信保護系統發生故障。現有數據顯示，在智能變電站繼電保護系統面臨的主要問題中，約有40%由人為因素引起，需引起相關人員的重視。

2.2 設備故障問題

電力設備是促進繼電保護系統穩定運行的基礎，但由于智能變電站需長期運行、過載較大，繼電設備的保護受到外部環境因素的影響，不可避免地會出現老化、磨損等問題，導致不能及時糾正的錯誤，必然會影響信號的穩定性，從而影響報告結果的準確性。智能變電站繼電保護裝置故障原因可分為人為因素和環境因素，其中一個原因是智能繼電保護在戶外運行時間長，既有外部氣候因素，也有自然因素。例如濕度、溫度和腐蝕性物質的變化會對設備造成直接影響，不僅妨礙設備的正常運行，還可能導致設備短路。另外，導致繼電保護設備故障的人為因素一般表現為從業人員綜合素質不足，設備實際使用缺乏專業性或操作不明確，影響了設備的標準化[1]。

2.3 設備的接口連接線缺少規范性

與傳統變電站相比，智能變電站的建設運行難度大得多，需要大量的互通設備，不同類型的設備須通過適當的線路連接，從而使智能變電站運行正常。但在實踐中，為了滿足不同設備的互連，需要使用大量的線路，在這種情況下每個設備都必須有足夠的接口，這就需要提供不同設備的接口，從而給智能變電站的相關工作人員帶來了一定的困難。

2.4 外部環境的影響

在智能變電站建設中許多電子變壓器被用作外部節點，但由于客觀的限制，這些外部要素受到環境的極大干擾。如果將這類電子變壓器內置在外部環境中，可能會出現操作錯誤，從而可能導致智能變電站的錯誤信息。因此，外部條件對電子變壓器的干擾不僅在一定程度上降低了智能變電站的工作質量和工作效率，也在一定程度上增加了智能變電站的負荷。

2.5 智能化水平存在不足

在現階段，我國的一些部門對智能變電站沒有全面的了解，因此只能將其理解為一個簡單的概念，這也導致大多數智能變電站建設是在傳統變電站的基礎上進行改造得來、并運用智能變電站模式進行運行。由于智能變電站對涉及的各種設備、尤其是繼電保護裝置的要求很高，這種類型的智能變電站不能實現真正的智能化。因此，我國部分智能變電站的智能化水平不高。

2.6 管理效率較低

保護智能變電站不受繼電保護涉及大量管理工作，也是行業管理的難點，但考慮到我國智能變電站保護繼電系統的實際實施，控制效率不容樂觀。在很多具體的行政單位，如果沒有專職人員，當然難以提高行政工作的效率。此外，電力行業大量的技術手段對管理具有特殊的意義。專業人員是智能變電站運行的關鍵，人員綜合素質也將是智能變電站運行效率的重要基礎。但目前很多智能變電站工作人員的專業技能和綜合素質還存在一定的缺陷，也這也是智能變電站發展的主要障礙之一。

3 智能變電站繼電保護系統管理措施

3.1 加強繼電保護設備管理力度

由于設備在繼電保護系統方面非常重要，電力企業應當提高對關鍵因素的認識。在進行繼電保護設備的采購時，需要加強設備質量的檢驗，確保設備質量符合變電站的實際要求。由于設備長期在外部環境當中運行，需要與其他因素一起采取保護措施，以有效降低故障風險。通過控制系統的布局，管理人員可以提高故障檢測的效率，加快檢測速度。在設備使用過程中，還需要制定相應的維護計劃，識別和消除隱藏的安全隱患，從而有效延長設備的使用壽命、提高工作效率，確保智能變電站的穩定運行[2]。

3.2 加強繼電保護工作的細節過程

為了保證智能變電站繼電保護的有效實施，需要逐步完善閉鎖系統的運行。對保護系統中的變壓器、輸電線路等設備進行監控，最大限度地減少系統異常的發生。合理分配系統的網絡布局，并據此分析和安排系統的主要功能。由于配置系統主保護時出現的問題可變性很小，智能變電站繼電保護系統波動小，響應過程相對簡單。智能變電站系統中充滿了大量一次性設備，必須控制這些一次性設備的運行狀態，并相應地將其與軟件分離。其中最可靠的是環形結構，現有結構中母線保護的可靠性相對較低，在整個運行過程中可靠性降低，因此必須升級母線保護。

3.3 規范設備的接口設置

目前，我國在智能變電站建設過程中采購的電氣設備主要是國外制造，這些國外采購的電氣設備非常先進，但這些設施的設計理念、接口的位置和形狀與我國變電站的運行條件大不相同，這些客觀條件使負責人在采購過程中必須充分考慮我國變電站設備的實際運行情況，并在此基礎上對智能變電站電氣設備的使用進行一系列優化，規范接口管理。適當減少電氣設備數量和優化接口，可在一定程度上降低智能變電站電氣設備運行步驟，提高運行效率，提高智能變電站的智能化水平。

3.4 加強數字化技術的應用

鑒于我國信息和數字技術的飛速發展，人工操縱必然會產生一些誤差，為避免和減少智能變電站繼電保護系統的故障發生，以減少一般人為錯誤造成的損壞。目前，高度發展的數字技術已經得到有效應用。應用數字技術可以提高變壓器的傳輸性能，降低故障率，消除二次短路，實現電流互感器保護、二次回路接地和變壓器故障消除。同時，數字化技術能夠提供準確、及時的電能信息傳輸，從而提高繼電保護系統的可靠性。

3.5 提高運作操作精準性

在智能變電站繼電保護系統中，應采取措施提高操作人員的操作精度，減少故障的發生。作為相關知識領域不斷創新的一部分，智能變電站繼電保護系統的專業操作人員必須加強對專業知識和實際操作能力的探索。特別是要進一步加強二次設計和防護原理的研究，掌握理論知識和實踐能力。同時要提高專業水平，按照具體任務的技術標準開展工作，確保工作的嚴謹性和準確性，杜絕疏忽。

3.6 提高對智能變電站校驗的重視

在長期發展中，智能變電站的變化更加突出，驗證重點在變化過程中發生變化。首先，要完善檢查機制，加強對柔性平臺可靠性的檢查，保證檢查結果在檢查過程中的準確性，強調智能終端的完整性、安全性和可靠性。在實際檢查過程中，檢查人員必須以合理的方式完成檢查，該項校驗完成后，還需要檢查變電站的合并單元。在此過程中，研究人員應深入研究相關技術，優化認證流程，為圓滿完成任務奠定堅實基礎。

3.7 提前做好出現風險可能性方案

風險評估是繼電保護服務的重要組成部分，在對繼電保護裝置進行維修之前，維修人員必須對目標進行有效的風險評估，并根據維護過程進行風險檢查和識別，并根據調查的結果進行總結，最終完成了風險定義表，以便后期進行有效處理。風險評估需要豐富的實踐經驗和專業知識，整個維修過程必須在安全管理的框架內進行。如維修工程量大、風險增加，則須改善維修程序，嚴格遵守相關的維護程序，并為用戶制定專用指南，包括所有維修項目及維修程序。

3.8 可視化技術的運用

要使智能變電站繼電保護的可靠性得到有效提高，必須及時有效的排除故障。盡管在信息技術方面取得了重大進展，但許多保護繼電器仍然使用數據表來監測和消除操作錯誤。在智能變電站中，需要實時監控繼電保護裝置的運行情況，并進行誤差數據的預警和采集。智能變電站在運行過程中，可能因信息傳輸問題出現故障，因此為了保證繼電保護裝置的可靠性，必須檢查通信系統的故障信息，使繼電保護啟動時獲得的中間節點與錯誤波重合。在繼電保護失敗的情況下，需要從中間節點文件中收集準確的信息，分析誤差原因，為幫助工作人員實現故障排除提供準確信息，制定實用的糾錯解決方案。

綜上，智能變電站繼電保護系統在我國網絡安全中起著十分重要的作用，為了進一步提高智能變電站繼電保護系統的安全性和穩定性，并為用戶提供更高質量的電力，相關從業人員必須更加細致地分析不同變電站的系統狀態，重視系統薄弱環節和容易出現問題的位置，在此基礎上制定科學合理的配置方案，以確保繼電系統的可靠性，確保國家電網的安全運行。