陳武

湖南長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科股份有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410000

當(dāng)前電網(wǎng)技術(shù)不斷的發(fā)展，我國(guó)目前新建的變電站均為智能變電站。通過智能變電站的建設(shè)，有效實(shí)現(xiàn)了各級(jí)電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，以我國(guó)的特高壓電網(wǎng)為基礎(chǔ)，讓通信技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了集成化，是當(dāng)前的一種新型電網(wǎng)模式。智能變電站在運(yùn)行過程中能夠?yàn)槿藗兲峁┵|(zhì)量更高的電力資源，但在智能電網(wǎng)中對(duì)繼電保護(hù)的要求也非常高，很多智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)仍存在一定問題，且智能電網(wǎng)運(yùn)行中繼電保護(hù)也沒有有效的實(shí)現(xiàn)普及，因此，需要加強(qiáng)對(duì)智能電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的分析，明確繼電保護(hù)的重要性，應(yīng)用恰當(dāng)?shù)拇胧┞鋵?shí)智能變電站的繼電保護(hù)全過程管理。

1 110kV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)

110kV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的核心任務(wù)是妥善處理供電系統(tǒng)中出現(xiàn)的各類故障，從而保證供電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)具有較好的靈敏性，一旦供電系統(tǒng)當(dāng)中的某個(gè)電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)系統(tǒng)可以立即作出反應(yīng)。一般來講，110kV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成：智能終端、電子互感器與合并單元等。若智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障，系統(tǒng)能夠立即分離電網(wǎng)和相關(guān)保護(hù)裝置，而且可有效監(jiān)控智能變電站，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，提醒相關(guān)人員進(jìn)行維修[1]。

2 110KV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)面臨的若干問題

2.1 計(jì)算失誤及人為失誤

計(jì)算失誤是當(dāng)前智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中面臨的重要問題，出現(xiàn)計(jì)算失誤將會(huì)讓智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)面臨非常大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在實(shí)際的過工作過程中，必須要加強(qiáng)對(duì)計(jì)算失誤現(xiàn)象的控制，有效的保障智能變電站繼電保護(hù)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性。通常情況下，計(jì)算失誤出現(xiàn)的主要原因是對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)定值整定計(jì)算出現(xiàn)故障。

2.2 在線狀態(tài)檢修準(zhǔn)確性比較低

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)之中，如果光纖穩(wěn)定性能比較差，會(huì)影響繼電保護(hù)系統(tǒng)的安穩(wěn)運(yùn)行，從實(shí)踐角度來分析，若光纖發(fā)生破損，保護(hù)設(shè)備與智能終端間的繼電保護(hù)系統(tǒng)會(huì)喪失部分功能。當(dāng)GOOSE與SV插件發(fā)生故障，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)也會(huì)喪失功能。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的主要原因是系統(tǒng)的在線狀態(tài)檢修不準(zhǔn)確導(dǎo)致的，為了保證110kV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)行，檢修人員需要加強(qiáng)定期檢修，提高系統(tǒng)在線狀態(tài)檢修的精確性。

2.3 越級(jí)跳閘及延時(shí)跳閘

智能變電站繼電保護(hù)中的越級(jí)跳閘和延時(shí)跳閘是最為常見的故障。在繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，開關(guān)保護(hù)部分出現(xiàn)錯(cuò)誤，將會(huì)造成越級(jí)跳閘。通過對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，負(fù)荷越集中的地方越容易發(fā)生越級(jí)跳閘故障。另外，智能變電站中的某一部分線路出現(xiàn)短路時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)現(xiàn)象，這一情況將會(huì)導(dǎo)致線路短路現(xiàn)象嚴(yán)重化，為了對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)，繼電保護(hù)裝置將會(huì)出現(xiàn)延時(shí)跳閘[2]。

3 提高110kV智能變電站繼電保護(hù)的運(yùn)行維護(hù)水平的有效措施

3.1 保護(hù)網(wǎng)跳閘延時(shí)分析

保護(hù)網(wǎng)跳閘延時(shí)發(fā)生，主要有兩個(gè)決定因素，報(bào)文發(fā)送及網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)。報(bào)文發(fā)送延時(shí)主要為裝置通信處理器報(bào)文處理延時(shí)。在通過智能變電站使用工程動(dòng)模的方式進(jìn)行測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，裝置各個(gè)端口處理延時(shí)為25μs，即第一個(gè)端口處理延時(shí)達(dá)到25μs，第二個(gè)則為50μs，以此進(jìn)行類推。網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)問題多是因?yàn)槎嗵幯訒r(shí)構(gòu)成，主要包含如下因素，交換機(jī)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)出現(xiàn)延時(shí)的情況?，F(xiàn)階段，智能變電站所使用交換機(jī)都是轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)原理，進(jìn)行單臺(tái)交換機(jī)延時(shí)的計(jì)算時(shí)，可以直接用幀長(zhǎng)比于傳輸速度得到計(jì)算結(jié)果，假若使用光口為100Mb/s，最大幀長(zhǎng)為1522b，同行部幀頭8b，交換及轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)的延時(shí)則為122μs；如果是千兆端口存儲(chǔ)，則轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)則為12s。交換機(jī)的交換出現(xiàn)延遲，交換延遲為固定的值，主要受到交換機(jī)優(yōu)先功能、芯片處理等功能速度影響，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的延遲一般為10μs以下。光纜傳輸發(fā)生延遲，主要由光纜長(zhǎng)度影響，以光纜長(zhǎng)度比與光纜光速，光纜光速即是光速的2/3，就能得到延時(shí)值。例如，1km的光纜，傳輸?shù)难訒r(shí)大約在5μs。交換機(jī)幀排隊(duì)發(fā)生延時(shí)，幀沖突主要在廣播以太網(wǎng)中出現(xiàn)，以太網(wǎng)交換機(jī)和隊(duì)列結(jié)合，進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，能夠使得共享性以太網(wǎng)幀沖突問題得到解決，幀排隊(duì)延時(shí)問題則可以通過幀優(yōu)先級(jí)設(shè)置解決。

3.2 正常狀態(tài)下繼電保護(hù)運(yùn)行維護(hù)技術(shù)

智能變電站運(yùn)行過程中，繼電保護(hù)運(yùn)行維護(hù)技術(shù)，成為強(qiáng)化電力系統(tǒng)安全運(yùn)行重要的載體，繼電保護(hù)運(yùn)行維護(hù)技術(shù)主要由以下裝置和系統(tǒng)組成，裝置包括繼電保護(hù)裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)以及報(bào)文分析儀裝置，系統(tǒng)為變電站監(jiān)控系統(tǒng)。工作人員應(yīng)對(duì)上述裝置和系統(tǒng)進(jìn)行定期的巡視，根據(jù)巡視情況實(shí)施具體的措施，保證裝置和系統(tǒng)具備保護(hù)功能。工作人員借助電子設(shè)備，構(gòu)建信息管理體系，通過信息技術(shù)收集相關(guān)信息，一旦線路出現(xiàn)安全故障，信息管理系統(tǒng)會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)出預(yù)警，工作人員按照流程處理出現(xiàn)的故障。在處理過程中，系統(tǒng)可將處理時(shí)采用的技術(shù)以及出現(xiàn)的相關(guān)信息參數(shù)，以電子數(shù)據(jù)的方式存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。此外，工作人員應(yīng)對(duì)使用的光纖實(shí)施檢修和維護(hù)措施，保證光纖的運(yùn)行能力優(yōu)于傳統(tǒng)的電纜能力。

3.3 繼電保護(hù)裝置

繼電保護(hù)裝置對(duì)實(shí)時(shí)可靠性要求高。保護(hù)通過SV報(bào)文接收電流、電壓信號(hào)，應(yīng)直接采樣：保護(hù)通過GOOSE報(bào)文實(shí)現(xiàn)裝置之間狀態(tài)和跳合閘命令信息傳遞，對(duì)于單間隔的保護(hù)應(yīng)直接跳閘，涉及多間隔的保護(hù)宜直接跳閘，對(duì)于啟失靈、閉重信號(hào)等間隔層設(shè)備間信號(hào)可采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸。保護(hù)裝置通過MMS報(bào)文與站控站層設(shè)備直接通信，保護(hù)裝置的功能投退和出口連接片均采用軟連接片，軟連接片支持遙控。應(yīng)該注意的是智能終端檢修壓板投入，則智能終端上傳的所有信息均帶Test的品質(zhì)位。那么線路故障時(shí)，保護(hù)裝置發(fā)送動(dòng)作信息給智能終端，智能終端雖然接收到保護(hù)動(dòng)作信息，但不做處理，相當(dāng)于傳統(tǒng)變電站的開關(guān)拒動(dòng)[3]。

3.4 軟壓板的管理

在智能變電站中，對(duì)繼電保護(hù)裝置的檢修，需要做好檢修壓板的保留，其他的壓板可以換為軟壓板，有效的實(shí)現(xiàn)智能變電站繼電保護(hù)的遠(yuǎn)程投退。對(duì)軟壓板的管理主要是對(duì)軟壓板的保護(hù)裝置和配置情況進(jìn)行分析，有效的對(duì)軟壓板投退運(yùn)行情況進(jìn)行管理，保障繼電保護(hù)中的保護(hù)裝置能夠與監(jiān)控后臺(tái)相匹配，堅(jiān)決杜絕因匹配不一致而出現(xiàn)的遠(yuǎn)程投退錯(cuò)誤。

3.5 過程層中的繼電保護(hù)

在110kV智能變電站中，其對(duì)電路的保護(hù)主要是以站控層、間隔層和過程層作為著手點(diǎn)的，根據(jù)《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》的要求，110kV智能變電站站控層網(wǎng)絡(luò)與過程層網(wǎng)絡(luò)完全獨(dú)立配置，組網(wǎng)方式為單星型高速以太網(wǎng)，通信規(guī)約采用DL/T860標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率為100Mbps。

站控層MMS/GOOSE網(wǎng)絡(luò)，過程層SV網(wǎng)絡(luò)，過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)完全獨(dú)立，繼電保護(hù)裝置接入不同的網(wǎng)絡(luò)時(shí)采用完全獨(dú)立的數(shù)據(jù)接口控制器。對(duì)時(shí)智能變電站繼電保護(hù)與站控層信息交互采用DL/T860（IEC61850）標(biāo)準(zhǔn)，建立全站統(tǒng)一模型、統(tǒng)一規(guī)則、統(tǒng)一配置，提供系統(tǒng)配置工具和裝置配置工具，配置工具能對(duì)配置文件進(jìn)行合法性檢查，生成的配置文件能夠通過SCL的schema驗(yàn)證。

3.6 定期維修，保證110kV智能變電站繼電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

為了保證智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的安穩(wěn)運(yùn)行，要求繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)維人員具備良好的專業(yè)技能，所以，企業(yè)要對(duì)繼電保護(hù)運(yùn)維人員進(jìn)行專業(yè)技能培訓(xùn)，保證作業(yè)更加規(guī)范，提升繼電保護(hù)運(yùn)維人員的綜合素養(yǎng)。由于部分110kV智能變電站繼電裝置的運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，針對(duì)這些裝置，運(yùn)維人員需制定出科學(xué)的檢修措施，并定期進(jìn)行維修。繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)維人員要定期進(jìn)行巡檢，并制定出科學(xué)的檢查項(xiàng)目，認(rèn)真按照檢查規(guī)劃進(jìn)行維修，在保證繼電裝置可靠運(yùn)行的同時(shí)，不斷減少繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)較大運(yùn)行故障的概率。通過對(duì)110kV智能變電站繼電保護(hù)裝置進(jìn)行定期維護(hù)，可以有效延長(zhǎng)繼電裝置的運(yùn)行時(shí)間，減小外界不利因素對(duì)110kV智能變電站繼電系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

4 結(jié)語

總而言之，在我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展中，110kV智能變電站通過采用繼電保護(hù)裝置，可有效保障電氣一次系統(tǒng)的安全使用與高效運(yùn)行。作為電力領(lǐng)域工作人員，必須不斷提高自身的專業(yè)能力與綜合素質(zhì)，使110kV智能變電站中的繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定、安全，從而使其在我國(guó)電力領(lǐng)域中發(fā)揮出更大的作用。