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        淺談數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性

        2014-04-29 00:00:00韋文杰
        基層建設(shè) 2014年23期

        摘要:數(shù)字化變電站是指由智能化一次設(shè)備(電子式互感器、智能斷路器等)和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建的、能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)電氣設(shè)備信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站.數(shù)字化變電站建立的基礎(chǔ)為IEC61850通信規(guī)范,其對(duì)變電站的二次的影響最為深遠(yuǎn).作為二次系統(tǒng)的重要組成部分,繼電保護(hù)因?yàn)橹苯雨P(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行而被廣泛關(guān)注,作為繼電保護(hù)四個(gè)基本要求中最重要的方面,可靠性的保證與提高一直是繼電保護(hù)人員最為關(guān)心的。

        關(guān)鍵詞:數(shù)字化變電站;繼電保護(hù);適應(yīng)性分析

        引言

        隨著數(shù)字化變電站的應(yīng)用,其繼電保護(hù)適應(yīng)性越來(lái)越得到重視,這也是整個(gè)系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。本文通過(guò)我局的110kV小董變電站數(shù)字化技改工程來(lái)介紹了數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)適應(yīng)性分析,以及其保護(hù)動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試方案。針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析,并提出相關(guān)的解決方案,確保其正常使用。

        1數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)

        1.1保護(hù)裝置可靠性

        在變電站系統(tǒng)中,其繼電保護(hù)裝置是極為重要的一部分。由于繼電保護(hù)可靠性要求較高,對(duì)于繼電保護(hù)的元件可靠性要求也在改變,其可靠性將會(huì)影響整個(gè)變電站繼電保護(hù)的適應(yīng)性。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),得到其元件可靠性見(jiàn)表1。

        從表中可看出,整個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)部分的可靠性情況令人滿意,其中互感器及傳輸介質(zhì)可靠性高達(dá)99.99%,可以相信,由于系統(tǒng)中元件可靠性接近完美,系統(tǒng)將又投入使用的可能。

        1.2數(shù)字化保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)

        傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置的數(shù)字電路一般是以微處理器為中心,對(duì)于信息都是采用的模擬信號(hào),在系統(tǒng)中還需模擬量輸入變換模塊,其在轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差,將對(duì)保護(hù)裝置可靠性造成影響。

        而與之不同的是,由于數(shù)字化變電站的信息采用的數(shù)字信號(hào),所以將傳統(tǒng)系統(tǒng)中的模擬量輸入變換模塊換為了光收發(fā)模塊。而光收發(fā)模塊將采集的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),其相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬信號(hào)有著天然的優(yōu)勢(shì),主要是在數(shù)據(jù)傳輸和處理中有著極大的優(yōu)勢(shì)。由于新系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),微處理器對(duì)數(shù)據(jù)的處理更加直接及高效,這樣就減少了信息在轉(zhuǎn)化及處理過(guò)程中的誤差,提高系統(tǒng)可靠性。

        2繼電保護(hù)對(duì)電子式互感器和通信網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性分析

        2.1繼電保護(hù)對(duì)電子式互感器適應(yīng)性

        我局?jǐn)?shù)字化改造使用的為有源型電子式電流互感器,通過(guò)工程實(shí)際發(fā)現(xiàn)差異主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:首先是測(cè)量延時(shí)差異,由于不同類型的電流互感器的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不同,在實(shí)際使用過(guò)程中也會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)間誤差,這就是測(cè)量延時(shí)差異。為了解決延時(shí)差異問(wèn)題,保證不同設(shè)備能夠配合使用,就需要在工作前對(duì)不同設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)量,在實(shí)際工作中將延時(shí)補(bǔ)償考慮到數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,可對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行解決。

        其次是量程差異,由于不同互感器的量程不同,就會(huì)在工作中出現(xiàn)某設(shè)備處于安全量程中而其他設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)超過(guò)量程的情況。由于測(cè)量數(shù)據(jù)超過(guò)量程時(shí),測(cè)量的數(shù)據(jù)極不準(zhǔn)確,為避免這種情況就需要對(duì)設(shè)備的型號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一,盡量選擇同一型號(hào)的設(shè)備能夠最大可能的避免該問(wèn)題。

        2.2繼電保護(hù)對(duì)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性

        通過(guò)我局工程的推進(jìn)發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)變電站影響因素差異較大。其影響因素除上面已談到的互感器的適應(yīng)性以外,還有過(guò)程網(wǎng)絡(luò)影響因素。由于這些影響因素,繼電保護(hù)動(dòng)作就會(huì)不及時(shí),為解決這個(gè)問(wèn)題,就必須對(duì)造成延時(shí)的因素進(jìn)行改善。

        2.2.1網(wǎng)絡(luò)延時(shí)

        針對(duì)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)問(wèn)題,需要針對(duì)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改善,提高網(wǎng)絡(luò)內(nèi)對(duì)設(shè)施的利用率,提高信息傳遞效率;其次進(jìn)行設(shè)備升級(jí),提高信息傳遞速率。針對(duì)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化改善,努力減少網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的現(xiàn)象。

        2.2.2保護(hù)裝置采樣延時(shí)

        由于測(cè)量裝置對(duì)于采樣數(shù)據(jù)有延時(shí)現(xiàn)象,針對(duì)該問(wèn)題更多地是進(jìn)行軟件優(yōu)化。對(duì)測(cè)量裝置采樣算法進(jìn)行改進(jìn),同步采樣頻率與發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率,減少頻率不一致造成的數(shù)據(jù)采樣延時(shí)問(wèn)題。

        2.3數(shù)字化變電站繼電保護(hù)及電子式互感器采樣同步問(wèn)題

        傳統(tǒng)變電站利用電磁式互感器進(jìn)行電氣量測(cè)量,保護(hù)裝置通過(guò)裝置內(nèi)的A/D對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理,數(shù)據(jù)延時(shí)很小,可以忽略。數(shù)字化變電站電子式互感器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的應(yīng)用,導(dǎo)致數(shù)據(jù)采樣傳輸延時(shí)增大。同時(shí),各廠家電子式互感器、合并單元及網(wǎng)絡(luò)接口等環(huán)節(jié)處理技術(shù)的差異,導(dǎo)致傳送數(shù)據(jù)的時(shí)序特性的差異,采樣延時(shí)不同。對(duì)于過(guò)程層組網(wǎng)方式,以太網(wǎng)傳輸延時(shí)的不確定性也是影響時(shí)序特性的重要因素。為消除數(shù)據(jù)不同步問(wèn)題,可以考慮以下解決方案:

        2.3.1站內(nèi)統(tǒng)一鐘法

        由于延時(shí)問(wèn)題較多發(fā)生的原因是各個(gè)設(shè)備對(duì)計(jì)時(shí)的不統(tǒng)一造成的延時(shí),針對(duì)該問(wèn)題,最有效的解決方案就是統(tǒng)一計(jì)時(shí)方法,這樣就能解決不同型號(hào)設(shè)備的協(xié)同工作,以及系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的統(tǒng)一工作。

        2.3.2樹(shù)立同步標(biāo)準(zhǔn)

        針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)延時(shí),可以將保護(hù)裝置作為同步標(biāo)準(zhǔn),電子互感器等其他設(shè)備已保護(hù)裝置為同步標(biāo)準(zhǔn),利用軟件改進(jìn)進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一,解決數(shù)據(jù)同步問(wèn)題。

        3數(shù)字化變電站繼電保護(hù)動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試方案

        隨著數(shù)字化變電站內(nèi)設(shè)備可靠性達(dá)到要求,對(duì)于繼電保護(hù)適應(yīng)性問(wèn)題就更多的取決于系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的同步工作。在上面已經(jīng)討論了影響系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)同步問(wèn)題的因素,為更大的發(fā)揮各個(gè)設(shè)備的協(xié)調(diào)性,就需對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試,保證模擬測(cè)試的針對(duì)性,以發(fā)揮模擬測(cè)試的作用。數(shù)字化保護(hù)動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試應(yīng)既可用于測(cè)試評(píng)估數(shù)字化保護(hù)在特定電網(wǎng)環(huán)境中的應(yīng)用性能,也可用于考核數(shù)字化保護(hù)在數(shù)字化變電站系統(tǒng)中的整體功能及性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)及應(yīng)用要求,數(shù)字化保護(hù)測(cè)試方法至少應(yīng)涵蓋如下內(nèi)容:

        ①根據(jù)具體要求模擬特定電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)字化變電站系統(tǒng);

        ②模擬典型數(shù)字化變電站系統(tǒng)及典型組網(wǎng)方式;

        ③模擬各種電氣故障,測(cè)試數(shù)字化保護(hù)在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的性能;

        ④模擬測(cè)試電子式互感器及通信網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的異常情況,測(cè)試數(shù)字化保護(hù)的運(yùn)行性能。

        數(shù)字化保護(hù)測(cè)試的主要指標(biāo)同樣由保護(hù)動(dòng)作的可靠性、選擇性、靈敏性及快速性反應(yīng),而變電站內(nèi)多間隔多類型的電子式互感器的同時(shí)應(yīng)用,也對(duì)保護(hù)的適應(yīng)性提出了新的要求。同時(shí),數(shù)字化保護(hù)為適應(yīng)電子式互感器及過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的各種極端情況,保證保護(hù)裝置的可靠性,較之傳統(tǒng)保護(hù)增加了諸多閉鎖機(jī)制,因此,數(shù)字化保護(hù)測(cè)試要有針對(duì)性地測(cè)試相應(yīng)閉鎖機(jī)制的合理性,實(shí)現(xiàn)在能夠保證保護(hù)裝置可靠工作的前提下,盡量延長(zhǎng)保護(hù)的有效性工作時(shí)間。

        結(jié)語(yǔ)

        隨著信息化技術(shù)的不斷革新,數(shù)字化變電站的投入使用有了可能。由于系統(tǒng)內(nèi)采用了數(shù)字化傳輸及處理技術(shù),相比于傳統(tǒng)變電站其可靠性大大提高。在了解數(shù)字化變電站繼電保護(hù)機(jī)構(gòu)發(fā)生的革新后,才能根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適應(yīng)性分析以及動(dòng)態(tài)測(cè)試分析,只有這樣其適應(yīng)性分析才有可供參考的價(jià)值。當(dāng)前,由于在技術(shù)上的突破,其繼電保護(hù)適應(yīng)性得到改善,在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)揮出一定的效益,這就給數(shù)字化變電站的實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。但是在技術(shù)改善的同時(shí),當(dāng)前還存在著一些問(wèn)題,相信隨著技術(shù)的不斷革新,問(wèn)題能夠得到解決,數(shù)字化變電站能夠發(fā)揮更大的作用,在不久的未來(lái),將發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

        參考文獻(xiàn):

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