楊岷澈

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)電網(wǎng)質(zhì)量水平有了很大的提高。該主要文對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了研究，闡述了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的具體組成，說明了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的計(jì)算方法，同時(shí)針對(duì)如何提升智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性提出了具體的方法，最后總結(jié)了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的重點(diǎn)及要點(diǎn)，旨在提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)系統(tǒng)；可靠性；相關(guān)分析

引言

智能化是電力系統(tǒng)未來發(fā)展的重要趨勢(shì)，智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，要想保證智能變電站的有效運(yùn)行，就必須保證繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性?；谝陨希疚暮?jiǎn)要探討了關(guān)于智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的相關(guān)問題。

1智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能變電站目前主要采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)下的三層兩網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，具體為三層是指過程層、間隔層和站控層，而兩網(wǎng)是指過程層網(wǎng)絡(luò)和間隔層網(wǎng)絡(luò)。過程層包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流/電壓互感器等一次設(shè)備及所屬的智能組件以及獨(dú)立的智能電子裝置，完成對(duì)數(shù)字信號(hào)的采集、合并、處理后以光信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。間隔層包括繼電保護(hù)裝置、系統(tǒng)測(cè)控裝置、狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED等二次設(shè)備，其主要功能是采集本間隔一次設(shè)備的信號(hào)，操作控制一次設(shè)備，并將相關(guān)信息上送給站控層和接收站控層設(shè)備的命令。站控層包括自動(dòng)化站級(jí)監(jiān)視控制系統(tǒng)、站域控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、對(duì)時(shí)系統(tǒng)等，利用全站信息對(duì)全站一次、二次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制以及與遠(yuǎn)方控制中心通信交互站控層的功能。

智能變電站的基本特點(diǎn)是信息數(shù)字化和通信網(wǎng)絡(luò)化，其繼電保護(hù)系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)變電站點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接的互感器、斷路器和保護(hù)單元，而是具備更多元件。合并單元將多個(gè)互感器采樣數(shù)據(jù)匯集后，合并進(jìn)行格式處理，然后把數(shù)據(jù)幀傳遞給交換機(jī)。智能終端是一次設(shè)備，如斷路器等的智能功能體現(xiàn)者，接受跳合閘及閉鎖信息以控制斷路器動(dòng)作，同時(shí)采集斷路器開關(guān)位置信息傳遞給保護(hù)單元。交換機(jī)及其相關(guān)網(wǎng)絡(luò)，替代了傳統(tǒng)二次電纜作為二次設(shè)備與合并單元之間的信息傳遞平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)設(shè)備之間信息共享。與此同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)對(duì)發(fā)生事件的時(shí)間序列上的準(zhǔn)確性要求，需要滿足全站設(shè)備的統(tǒng)一對(duì)時(shí)功能配置同步時(shí)鐘源。通信介質(zhì)和接口必不可少，其連通性對(duì)保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行正常與否產(chǎn)生直接影響，通常采用光纖接口故障和通信故障效果相同，可以將接口視作通信介質(zhì)組成部分。所以完整的智能化繼電保護(hù)功能通常具備八大功能模塊，即傳輸介質(zhì)（丁M）、互感器（MI）、合并單元（M）U、交換機(jī)（SW）、保護(hù)單元（PR）、智能終端（I）T、斷路器（BR）、同步時(shí)鐘源（?。㏒。

2智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性計(jì)算

2.1智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)主變保護(hù)的可靠性

在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，主變保護(hù)與合并單元采用組網(wǎng)的方式，通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行采集，然后對(duì)采集到的信息進(jìn)行分析后，再傳輸跳閘命令，這樣就實(shí)現(xiàn)了主變保護(hù)。同時(shí)，可以在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中應(yīng)用保護(hù)控制一體裝置，這樣就能在一定程度上提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，還能提供科學(xué)的依據(jù)作為系統(tǒng)保護(hù)啟動(dòng)的數(shù)據(jù)支撐。

2.2智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)線路保護(hù)和母聯(lián)保護(hù)的可靠性

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)要對(duì)線路保護(hù)和母聯(lián)保護(hù)的可靠性進(jìn)行分析，在分析的過程中就要設(shè)計(jì)線路保護(hù)的組網(wǎng)方案。線路保護(hù)裝置分為兩種：一是數(shù)字化的線路保護(hù)裝置；二是傳統(tǒng)的線路保護(hù)裝置。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的線路保護(hù)裝置應(yīng)用的比較少，目前廣泛應(yīng)用的是數(shù)字化線路保護(hù)裝置，而數(shù)字化線路保護(hù)裝置的開關(guān)量與模擬量的獲取是通過以太網(wǎng)通信方式實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字化的線路保護(hù)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，數(shù)字化的線路保護(hù)既能滿足繼電保護(hù)系統(tǒng)線路兩端的數(shù)字化需求，又能配合傳統(tǒng)的線路保護(hù)提升智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)線路保護(hù)和母聯(lián)保護(hù)的可靠性。

2.3智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)母線的可靠性

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中的母線保護(hù)組網(wǎng)模式是采用合并單元與保護(hù)聯(lián)合的方式，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行采集。同時(shí)，智能終端還能準(zhǔn)確地給系統(tǒng)提高刀閘的位置，通過網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)信號(hào)傳輸?shù)侥覆畋Ｗo(hù)裝置中，提升智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)母線的可靠性。

3提升智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的措施

3.1變壓器保護(hù)措施

提升變壓器保護(hù)的可靠性對(duì)于保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行有著重要的作用。通常采用比率制動(dòng)原理、二次諧波制動(dòng)原理等來實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)穩(wěn)定性的加強(qiáng)，在智能變電站中，隨著智能技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，基于小波理論的差動(dòng)保護(hù)、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理的差動(dòng)保護(hù)都能夠有效提升主設(shè)備保護(hù)的靈敏度和對(duì)故障的鑒別能力，但就目前來看，這些技術(shù)還不甚成熟。微機(jī)保護(hù)有著較好的優(yōu)越性，且技術(shù)相對(duì)成熟，其記憶能力和處理能力十分強(qiáng)大，集成了保護(hù)、測(cè)控以及錄波等眾多功能，通過網(wǎng)絡(luò)接口能夠?qū)⒃O(shè)備狀態(tài)、錄波數(shù)據(jù)以及保護(hù)數(shù)據(jù)等及時(shí)上傳，實(shí)時(shí)對(duì)保護(hù)動(dòng)作情況及參數(shù)相關(guān)變化進(jìn)行顯示，可以根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)某一功能的及時(shí)投退或?qū)崿F(xiàn)對(duì)相關(guān)定值的修改，這對(duì)于提升變壓器保護(hù)的可靠性有著重要的意義。

3.2過程層繼電保護(hù)可靠性提升措施

過程層繼電保護(hù)主要是對(duì)電力系統(tǒng)母線、配電線路、變壓器等的保護(hù)，其能夠保證電網(wǎng)運(yùn)行安全，降低風(fēng)險(xiǎn)。在過程層繼電保護(hù)中，保護(hù)定值不會(huì)出現(xiàn)變化，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩的時(shí)候，保護(hù)定值穩(wěn)定，系統(tǒng)會(huì)維持一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，從而保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。但需要注意的是，在應(yīng)用大量一次設(shè)備的過程中，對(duì)硬件與開關(guān)的分離是十分必要的，這能夠保證硬件與開關(guān)的獨(dú)立性，提升對(duì)母線以及配電線路的保護(hù)作用。應(yīng)當(dāng)采用多段線路保護(hù)來定義智能變電站母線和變壓器保護(hù)，實(shí)施通過不采樣并加強(qiáng)采樣調(diào)整，保證采樣數(shù)據(jù)的真實(shí)性、適應(yīng)性和可靠性，以此來提升過程層繼電保護(hù)的可靠性。

3.3間隔層繼電保護(hù)可靠性提升措施

做好間隔層中的繼電保護(hù)工作。在智能變電站的繼電維護(hù)中應(yīng)當(dāng)運(yùn)用雙重化裝備，并對(duì)后備維護(hù)進(jìn)行會(huì)集裝備，后備維護(hù)系統(tǒng)將后備設(shè)備的維護(hù)和開關(guān)失靈的維護(hù)為智能變電站提供出來。另外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)相鄰范圍內(nèi)的相連線路、對(duì)端母線進(jìn)行維護(hù)，擬定出有用的跳閘策略。

3.4嚴(yán)格排查系統(tǒng)各項(xiàng)工作環(huán)節(jié)確保系統(tǒng)的性能質(zhì)量

在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人員要定期進(jìn)行系統(tǒng)排查，進(jìn)而確保系統(tǒng)運(yùn)行的整體質(zhì)量。首先，各個(gè)部門的領(lǐng)導(dǎo)要對(duì)自己部門所負(fù)責(zé)的系統(tǒng)功能，進(jìn)行定期的質(zhì)量檢查，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患，必須快速解決，當(dāng)時(shí)不能得到有效解決處置的，要將問題及時(shí)反饋給質(zhì)量檢測(cè)部門，進(jìn)而派專業(yè)技術(shù)人員來解決問題。其次，建立健全系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量評(píng)估部門，將檢查過程中反饋的質(zhì)量問題的原因、解決方式進(jìn)行有效存放、管理。進(jìn)而在后面系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)同類問題時(shí)，得到科學(xué)、合理的案例參考。

3.5系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

結(jié)合ICE61850標(biāo)準(zhǔn)能夠設(shè)計(jì)出新的網(wǎng)絡(luò)作為過程層網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)了智能變電站中繼電保護(hù)的可靠性和安全性。此外，傳統(tǒng)變電站每一個(gè)二級(jí)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)都會(huì)存在冗余，智能變電站可以利用統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集的方法，有效保證了數(shù)據(jù)元的統(tǒng)一，打破了二次專業(yè)壁壘，從而形成了以繼電保護(hù)為核心的二次專業(yè)結(jié)構(gòu)體系和新的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，有效避免了數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)冗余，降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的延時(shí)，從而提升繼電保護(hù)的可靠性。

3.6運(yùn)維模式優(yōu)化

在運(yùn)行的過程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)信息的應(yīng)用，間隔智能終端和合并單元，在過程層網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的間隔，對(duì)公用交換機(jī)及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理的調(diào)度和管理，對(duì)于不同裝置軟硬壓板要采取不同的操作，要注重智能終端柜的現(xiàn)場(chǎng)操作和運(yùn)行的注意要點(diǎn)。在維護(hù)的過程中，要與實(shí)際需要相結(jié)合，制定運(yùn)行支持、狀態(tài)評(píng)價(jià)、設(shè)備消缺等詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)作業(yè)指導(dǎo)手冊(cè)，突出關(guān)鍵技術(shù)的管理程序。智能變電站的技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)了繼電保護(hù)管理體系的進(jìn)步，一些技術(shù)原則和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)等需要進(jìn)行變更和創(chuàng)新，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)，在智能變電站中，從交流采樣到保護(hù)出口回路都處于監(jiān)測(cè)中，要想實(shí)現(xiàn)良好的設(shè)備狀態(tài)評(píng)估，就需要增強(qiáng)監(jiān)控分析能力。

結(jié)語

總而言之，針對(duì)當(dāng)前電力行業(yè)的智能化發(fā)展，但對(duì)于智能變電站的發(fā)展而言，加強(qiáng)其繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性是當(dāng)前保障智能變電站健康、穩(wěn)定發(fā)展的重要因素?；诂F(xiàn)代人們生產(chǎn)、生活質(zhì)量的持續(xù)提升，當(dāng)下社會(huì)各界的電能需求量也在持續(xù)增加，因此，國(guó)內(nèi)電力行業(yè)必須持續(xù)創(chuàng)新和改善智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有效應(yīng)用，構(gòu)建出高效、可靠的智能變電站，進(jìn)而充分滿足當(dāng)前人們的電能使用需求。

參考文獻(xiàn)

[1]王同文，謝民，孫月琴，沈鵬.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015（06）：585～66.

[2]王超，王慧芳，張弛，劉瑋，李一泉，何奔騰.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性建模研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013（03）：85～13.

[3]童潔，陳曉剛，侯偉宏.智能變電站不停電電力系統(tǒng)繼電保護(hù)校驗(yàn)技術(shù)[J].水電能源科學(xué)，2013（07）：2185～221.