智能變電站繼電保護裝置自動化控制研究

馬莉

國網江蘇省電力有限公司儀征市供電分公司 江蘇 儀征 211400

引言

智能電網在運行中可能會出現各種故障和異常，而繼電保護技術在智能電網中可以對故障做出快速反應，第一時間發現、確認并處理故障，但要發揮繼電保護技術的作用，必須合理選擇該項技術，并且做好技術方案配置。

1 智能變電站的特點

智能變電站是指在光電技術的基礎上，融合信息技術、計算機技術和網絡技術，進行信息化、數字化、智能化運行。不僅如此，智能變電站還可以實現實時監控，有助于及時發現變電站運行故障和問題，并能對故障問題進行定位和檢測，及時采取有效措施加以解決，從而達到提升變電站穩定運行的效果。就智能變電站的特點而言，主要表現在以下幾個方面：①信息的交互式傳遞。智能化變電站具有自動化特征，因而對信息的要求較為嚴格，要求信息既能夠在系統中實現傳遞，也需要在裝置中完成傳遞。因此，智能化變電站的顯著特點則是在于信息的交互式傳遞。②數據收集的精確性。智能變電站在進行數據收集時，主要是運用光電式互感器完成數據收集任務。同時，如若所收集的數據精確度不能滿足實際要求，還會影響變電站的穩定運行。因而智能變電站還具備數據收集的精確性特點。

2 繼電保護裝置自動化控制的重要性

智能變電站是一種新型的電力系統，是構建智能電力系統的關鍵。智能變電站與常規變電站的根本區別在于自動化系統的建設方式和自動化系統的實現技術。繼電保護是變電站自動化系統的重要組成部分，擔負著保障電力設備安全運行和電網穩定性的重要任務，因此，如何提升其可靠性成為一個被廣泛重視的問題。正確的維修模式是提高繼電保護可靠度的重要途徑，與常規的維修方法相比，智能檢修在保障設備安全運行、提高設備利用率和減少維修費用等諸多領域有著顯著的優勢。

在科技時代背景下，很多設備的零件及基礎設施的更新換代都很快，若對一些老舊設備沒有及時更換或維護，則會給其正常運作帶來安全隱患和使用風險。從智能變電站工作運行情況來看，繼電保護裝置是以加強變電運行的穩定性和安全性為主，作用在于穩定公共點，確保在智能變電站運行中發生故障問題時能夠及時反饋故障信號，立刻對發生故障的部分進行切斷阻止，將正在使用的電力斷開，避免出現用電事故，從而保障電力企業的經濟效益。對于工業生產與日常生活來說，繼電保護裝置的使用能夠建立完善的用電安全數據系統。將信息收發的中轉裝置接入后臺管理設備中，以后臺管理設備為導向來傳遞數據信息，完成對繼電保護裝置自動調試系統的控制，進而實現信息高效采集與高效接收。這種方式能夠快速篩選所需信息并實現信息整合與分類，及時傳輸所需信息。

3 智能變電站繼電保護裝置自動化控制技術應用

3.1 線路接地保護中應用繼電保護自動化技術

由于運輸線路、所涉及的設備以及地理環境的不同，電力系統的復雜程度也不盡相同，受這些條件的限制，系統間繼電保護自動化技術的應用也有一定的差異。假如在一個電網之中發生了電流接地的現象，一般會采取切斷電源的方式來切斷電流接地故障現象在整個電力系統的蔓延。當發生接地故障問題時大概率會讓零序電流快速上升，這時繼電保護自動化技術會自動監測到故障區域，快速識別迅速反應，在第一時間切換局部的電源，保障故障問題不影響其他部位的同時也能保障除局部電網之外的電力系統仍然能正常運轉。除此之外，系統還能及時反饋故障的詳細情況，快速發出警告通知工作人員，以及為電網維修人員提供案例參考[1]。

3.2 母線保護中應用繼電保護自動化技術

自動繼電保護技術在母線保護中的應用主要通過差保護和比相保護兩種方式進行，可以有效地保護電力系統的母線。兩者的主要區別在于保護原則：相位比較保護主要通過線路兩端的分相電流相位對比來快速判斷該區域是否發生了故障，進而判定是否進行切斷電源的處理，切斷電網的范圍有多大。差動保護則利用基爾霍夫電流定理進行保護工作，當變壓器正常運行或只在該區域正常運行時，將變壓器視作理想變壓器，那么流入與流出變壓器的電流數值是相等的，差動繼電器不工作。當變壓器出現故障問題時，就會有短路電流向故障中心流動，這時差動保護就會啟動，繼電器自動進行工作。

3.3 繼電保護自動化技術在系統控制中的應用

繼電保護自動化技術在系統控制中的應用，可以提高電力系統的響應速度、可靠性和效率。通過自動化控制和優化策略，系統可以實現快速準確的響應，提高供電質量和用戶體驗。此外，系統的自動化控制還可以減少人為操作的錯誤和風險，提高電力系統的安全性和穩定性。①負荷管理：繼電保護自動化系統能夠監測電力系統中各個節點的負荷情況。通過對負荷的實時監測和預測，系統可以實現負荷均衡和優化調度，以提高電力系統的效率和可靠性。系統可以根據實時負荷情況，自動進行負荷調節和優化供電策略，以確保系統運行在最佳狀態。②電壓調節：繼電保護自動化系統可以監測電力系統中各個節點的電壓情況。通過對電壓的實時監測和分析，系統可以根據需求自動調節電壓，以保持電力系統在規定范圍內的穩定運行。系統可以自動控制變壓器和電壓調節裝置，實現電壓的精確控制和調節。③頻率調節：繼電保護自動化技術可以監測電力系統中的頻率變化，并根據需要進行頻率調節。系統可以根據電力系統的負荷變化，自動調節發電機的輸出功率，以使頻率保持在穩定的范圍內。通過頻率調節，可以實現電力系統的穩定運行和供需平衡。④事故處理：當電力系統發生故障時，繼電保護自動化系統可以自動切除故障設備或電路，并恢復系統的正常運行。系統可以根據故障的類型和位置，自動觸發保護動作和切除操作，以最小化故障對系統的影響[2]。

3.4 智能傳感技術

在智能電網運行過程中，可以通過智能傳感技術采集相關信息，提高信息采集的整體效率和質量，且信息采集速度相對較快。與人工采集相比，該方法有效地減少了信息采集過程中的誤差。同時，智能傳感技術具有高超的檢測和控制功能，能夠對電能傳輸過程中變壓器的溫度以及振動頻率進行實時監測，保證變壓器運行穩定，一旦出現異常，就會發揮繼電保護的作用。技術人員通過對智能電網運行數據的分析，了解設備的運行狀況，結合周邊環境的變化情況，明確輸電設備的運行是否會受到干擾。建立健全的數據庫，將監測到的數據信息進行匯總和整合，為后續設備故障出現提供有價值的參考。智能傳感技術的技術性更強，并且使用過程中數據收集的效率更高。通過智能傳感技術，可以將各個不同設備進行連接[3]。

3.5 智能監控技術的應用

二次繼電保護技術的關鍵在于對變電站各環節的監控和管理，以便及時發現和解決故障，保證變電站運行的穩定性。因此，在二次繼電保護技術的應用中，要注意智能監控技術的應用，以便對變電站運行信息和數據進行及時收錄與更新，從而更好地應對變電站運行期間出現的突發故障及事件。在實際應用該技術時，需合理分配智能化監控設備，確保全方位獲取變電站運行信息。進而在此基礎上，結合實際情況進行評估。之后，再對數據信息進行備份和處理，完善智能變電站的運行模式。具體在智能監控技術的應用上，需結合變電站實際運行情況以及各區域特征，合理安裝監控系統，確保監控處理模式可實現統一管理、集中管理的效果，提高監控的整體性。在實際應用中，可結合現有變電站結構進一步完善智能化變電站繼電保護模式，打造分布式、多層次的監控網絡。其中，監控網絡需由監控單元、監控站、監控中心等部分構成，并注意將監控站與監控中心、監控單元相鄰處理。這樣，借助監控網絡系統，智能監控技術則可充分發揮其作用，及時評估變電站運行狀態，從而達到實時監測、及時規避故障及風險的效果。

4 智能變電站繼電保護裝置自動化控制策略

4.1 健全安全管理體系

根據電力自動化系統的實際運行情況，不斷完善安全管理工作制度，制定科學合理的安全管理制度和獎懲機制。為安全管理工作奠定了堅實的基礎，進一步保證了系統安全管理工作的穩定發展。所以，在對電力系統進行安全管理工作的時候，一定要讓電氣設備的安全管理員對自己的工作職責有一個清晰的認識，提高他們處理各種安全管理問題的能力，進一步提高工作的正確性和有效性。同時，在安全管理中，要對發生在安全管理中的責任問題，采用科學的方法來解決，從而形成一套具有較高的可行性和效率的安全管理機制。構建一套科學的考核制度，這樣才能最大限度地調動各個部門的管理者的主觀能動性，并提升他們的工作積極性，進一步提升安全管理工作的效率，為企業可持續、穩定地發展保駕護航。

4.2 實現功能一體化

將電力系統視為終端設備，通過網絡獲取系統的工作信息，傳輸和存儲各種故障信息。對各種數據進行分析，并將各種保護元件的相關信息傳送給控制終端。為了保證使用效果，應將控制、保護、數據傳輸、分析和測量等功能整合起來，使每臺計算機保護設備都能充分地發揮作用。在不產生任何故障的條件下，能夠完成測量、控制、通信等工作。在此基礎上，通過技術的優化和升級，實現數智化電網的建設，進一步提高系統的集成度，形成具有多種功能的綜合保護系統，為繼電保護的有效性提供可靠的保障。其中，應著重于建立繼電保護與穩定控制集成系統，既要有保護，又要滿足控制功能。在實際建設中，應對整定值進行動態修改，可采用穩定極限取代短路電流計算值，保護繼電器本身不受影響，通過外部控制中心每隔一段距離就對斷面穩定極限計算1次，可實現動態修改。該方法既能實現“就地動作”又能滿足穩定協調要求，還能通過調節整定參數來解決原有電網的協調問題[4]。

4.3 更新設備

對電力系統進行升級改造，及時更新老化設備。在電力系統中，應加大對現有系統先進功能的研究，使系統能夠更有效地分析各領域產生的信息。我國當前使用的電網系統技術已經達到了相當高的水準，然而，由于社會的要求越來越高，還需要進一步加快技術的發展。電力系統由很多部件構成，每個部件都有自己獨特的作用，在不同的要求下，要想適應日益增長的電力需求，就必須對這些部件進行更新和升級。此外，因為目前許多供電公司都是采用一些比較傳統的方式來節省費用，這些老舊的設備會對繼電保護系統和裝置的運行造成一定的干擾，從而造成一些錯誤的判斷，因此，必須對這些老舊的設備進行更新換代和維修，確保整個電網能夠有效運行，從而推動繼電保護的發展，提升繼電保護的自動化程度，形成一個更加健全的電網管理體制[5]。

5 結束語

在實際生產中，供電的穩定性代表著電力企業的生產效率，關系到行業的經濟效益。通過智能變電站的安全運行與變電站運行中繼電保護質量的密切聯系分析得出，只有對智能變電站設備進行定期維護，應用繼電保護裝置自動化控制技術，才能確保智能變電站安全運行。電力企業在未來的發展中，還需要不斷完善智能變電站建設及運維管理工作，構建完善的變電系統管理體系，加強設備更新，實現功能一體化，為我國智能變電站的運行及發展做出貢獻。