繼電保護在智能變電站的應(yīng)用

1、<p>　　繼電保護在智能變電站的應(yīng)用</p><p>　　摘要：智能變電站是電力系統(tǒng)中的一個重要部分，在電能的傳輸與分配中起著不可替代的作用，它的運行、維護與管理水平直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全運行，直接影響到國計民生。本文就對繼電保護在智能變電站中的應(yīng)用進行了簡要的分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：繼電保護 智能變電站 應(yīng)用 </p><p>　　中圖

2、分類號：TM774 文獻標識碼： A </p><p>　　智能變電站是一種新型的低碳環(huán)?？煽康闹悄茉O(shè)備，主要特點是形成了全站信息的數(shù)字化傳輸和通信的網(wǎng)絡(luò)化以及達到了信息的共享，采集，測量，控制和保護等功能都能夠自動完成，并能夠全天候的自動控制變電站運行狀態(tài)，自動分析并調(diào)節(jié)的變電站。智能化是變電站的一個最明顯的發(fā)展趨勢，從現(xiàn)在的技術(shù)層面來說，智能化的變電站的組建需要電子互感器，智能開關(guān)等一系列的先進的智能化設(shè)備，

3、還需要一系列的系統(tǒng)的構(gòu)建才能實現(xiàn)真正的智能化，并實現(xiàn)變電站智能信息的共享的現(xiàn)代變電站。 </p><p>　　1 智能變電站特點 </p><p>　　1.1 一次設(shè)備智能化 </p><p>　　一次設(shè)備的智能化是智能變電站建設(shè)的基礎(chǔ)，到目前為止真正意義上的智能一次設(shè)備還沒有投入運行，當前采用較多的是由常規(guī)一次設(shè)備+智能組件構(gòu)成的智能一次設(shè)備，如：智能斷路器、智能

4、變壓器等。由于采用了數(shù)字化的電子式互感器及光纖網(wǎng)絡(luò)，一次設(shè)備與保護等二次設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互方式實現(xiàn)了完全的數(shù)字化。 </p><p>　　1.2 二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化 </p><p>　　在智能變電站中，傳統(tǒng)的二次回路概念被極大地弱化；變電站中二次設(shè)備之間以及與一次設(shè)備的通信連接全部采用高速的光纖網(wǎng)絡(luò)，二次設(shè)備真正地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資源的共享。傳統(tǒng)的電纜及連接導線連接方式被數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)所取代。

5、這樣的變化節(jié)省了了大量電纜、連接導體、端子等模擬量電路耗材，人工不可直接接觸的數(shù)字通訊方式使得繼電保護系統(tǒng)的可靠性得到很大提高，變電站控制功能的實現(xiàn)得以簡化并可以進一步優(yōu)化。 </p><p>　　1.3 信息交互標準化 </p><p>　　智能變電站內(nèi)電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊都基于統(tǒng)一的IEC 61850規(guī)約。統(tǒng)一標準方式使得不同的設(shè)備廠家可以基于同一標準，不再需要考慮和其它設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊問

6、題，簡化了電氣設(shè)備的安裝、調(diào)試及檢修流程，做到了電氣設(shè)備的即插即用，這使得變電站內(nèi)的安裝維護工作較以前方便很多。 </p><p>　　1.4 運行控制智能化 </p><p>　　在智能變電站中將應(yīng)用大量的智能化決策支持系統(tǒng)，這將使得整個變電站自動化運行水平進一步提高。調(diào)度中心的相關(guān)操作控制命令將在智能變電站中自動執(zhí)行，并具備各類自動校核功能。此外，在線狀態(tài)檢測不僅實時檢測各個電氣設(shè)備的

7、運行狀態(tài)還對其進行評估分析，并將結(jié)果上送至調(diào)度中心以便于運行工作的安排。相對于無人值守的綜合自動化變電站，智能變電站不僅簡單地接受調(diào)度中心的命令，還參與站內(nèi)設(shè)備有關(guān)的分析決策。 </p><p>　　1.5 功能應(yīng)用互動化 </p><p>　　如上文所述，智能變電站不僅僅是一個電能變換和輸送的中間節(jié)點，更是一個獨立進行決策分析的智能處理單元，每個智能變電站之間及其和調(diào)度中心、管理終端等依

8、據(jù)其功能效用進行互動，相互交換數(shù)據(jù)及決策方案。這無疑將大大地提升電網(wǎng)運行的自動化水平。 </p><p>　　2 智能變電站投運對于電網(wǎng)繼電保護工作的新要求 </p><p>　　隨著智能變電站的建成投運，其運行維護工作就成為電網(wǎng)運行需要探索的新問題。尤其是對于繼電保護工作來講，將面臨完全不同于常規(guī)變電站的新的局面。這主要是由于在智能變電站中，二次系統(tǒng)不再是常規(guī)變電站的模擬量構(gòu)建的回路，而

9、是實現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化；同時大量的智能決策系統(tǒng)將得以應(yīng)用；這使得繼電保護工作將面臨新的變化。 </p><p>　　2.1 技術(shù)工作內(nèi)容的變化 </p><p>　　一直以來，繼電保護工作人員負責其管轄電網(wǎng)內(nèi)的各個變電站內(nèi)的二次系統(tǒng)的維護及調(diào)試等工作，由于二次回路采用模擬量電路構(gòu)建，繼電保護工作的重心在于對二次回路的維護，如：各類交流回路的斷線查找及排除，控制回路故障的排除等等。但在智能變

10、電站中，二次回路被通信網(wǎng)絡(luò)所替代，繼電保護工作人員不在面對復雜的二次回路，而是要保證處于網(wǎng)絡(luò)化條件下整個保護系統(tǒng)的可靠工作。這一轉(zhuǎn)變使得原本已經(jīng)延續(xù)了幾十年的保護工作任務(wù)、流程、規(guī)范都發(fā)生了本質(zhì)性的變化。 </p><p>　　為適應(yīng)這種變化不僅僅需要設(shè)備廠家提供詳細的技術(shù)資料，更需要繼電保護工作人員在實踐中挖掘設(shè)備特點、總結(jié)歸納新設(shè)備的運行特性，以此為基礎(chǔ)制定新的規(guī)范和標準。 </p><p

11、>　　2.2 人員專業(yè)素養(yǎng)要求的變化 </p><p>　　由于二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，一次設(shè)備與二次設(shè)備的連接及二次設(shè)備之間已經(jīng)基于數(shù)字方式進行信息交互，這使得繼電保護工作人員不僅僅要熟悉繼電保護的原理，還需要掌握IEC61850規(guī)約等通信技術(shù)。因此，熟悉電氣、通信、計算機等技術(shù)，并具備相關(guān)專業(yè)技能的的復合型人才成為繼電保護工作的新要求。 </p><p>　　由于大學教育中的專業(yè)劃分，

12、當前繼電保護工作人員對于這部分非傳統(tǒng)的保護相關(guān)內(nèi)容并不熟悉，因此需要在工作中結(jié)合智能電網(wǎng)的特點以及各類智能設(shè)備的特性，輔之于專門的講座培訓等手段，加速保護工作人員對于這部分內(nèi)容的理解和掌握。如有可能，各高等院校在專業(yè)教育中也應(yīng)增強通才教育，弱化電氣專業(yè)教育內(nèi)部的專業(yè)劃分，增強復合型人才的培養(yǎng)。 </p><p>　　2.3 繼電保護管理工作的變化 </p><p>　　在智能電網(wǎng)中，運行控

13、制的智能化也是其一個標志性特征；對于智能變電站中的保護系統(tǒng)，智能化的決策管理工作也必將開展。如何結(jié)合智能變電站特點和要求，設(shè)計建設(shè)符合繼電保護工作要求的管理模式和流程也就成為下一階段繼電保護工作的重點研究內(nèi)容。這不僅需要智能化的決策支持系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，更需要繼電保護工作人員結(jié)合工作需求探索新的管理模式。 </p><p>　　這首先需要繼電保護的管理工作轉(zhuǎn)思路，可以清楚地理解智能電網(wǎng)本身的背景意義及相關(guān)技術(shù)；其

14、次由于新生事物快速發(fā)展中原有管理模式中可能會暴露很多問題，保護工作者必須有足夠的困難意識，敢于面對出現(xiàn)的問題并結(jié)合實際積極應(yīng)對；有超前意識是管理工作者必須具備的，不能總等新設(shè)備投運后再去適應(yīng)，而是要結(jié)合智能電網(wǎng)及智能變電站建設(shè)的目標提前準備，積極借鑒兄弟單位經(jīng)驗以便盡快摸索出適合于自己的管理模式。 </p><p>　　3 繼電器保護裝置的基本要求 </p><p>　　智能變電站的主要作

15、用是變換和分配電能，是電廠和用電戶的中間環(huán)節(jié)，其地位在整個電網(wǎng)中非常重要。所以變電站能否正常工作決定了電網(wǎng)的穩(wěn)定。變電站中的繼電保護裝置在變電站的運行中是不可代替的，它可以在事故發(fā)生時縮小事故的范圍，在最大程度上保證向用戶安全連續(xù)的供電。在發(fā)生故障時，繼電保護裝置能夠準確、迅速地隔離、切除內(nèi)部故障，以保障其他部分的正常運行。而且繼電保護裝置能夠在事故發(fā)生時發(fā)出警報，以便維護人員盡快地發(fā)現(xiàn)、解決故障。根據(jù)繼電保護裝置在智能變電站的工作原理

16、，對繼電保護裝置的要求有以下幾點： </p><p><b>　　3.1 逐級配合 </b></p><p>　　要求上、下級電網(wǎng)（包括同級）的繼電保護裝置之間要根據(jù)逐級配合的原則來進行整定。通過這樣分級式的設(shè)定，在有故障發(fā)生時可以根據(jù)故障發(fā)生的部分來進行切除，以保證其他正常部分的供電正常進行。比如說，當變電站的某個設(shè)備或線路出現(xiàn)問題，就可以先由出現(xiàn)問題的部分來進行保

17、護性的切除，若故障點的保護裝置出現(xiàn)問題的時候則由相鄰的保護裝置來切除故障。 </p><p><b>　　3.2 動作時間 </b></p><p>　　繼電保護裝置對動作的時間也有很高的要求。當故障發(fā)生時，在短時間內(nèi)就有可能從很小的一小部分擴散到很大的范圍，造成很大的影響。這時就需要繼電保護裝置在很短的時間內(nèi)就對故障做出快速的反應(yīng)了。迅速的切除故障部分，縮小故障的影

18、響，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 </p><p><b>　　3.3 穩(wěn)定性 </b></p><p>　　繼電保護裝置在工作時必須具備很高的穩(wěn)定性，要足夠的可靠。試想，在發(fā)生故障的時候繼電保護裝置卻沒有發(fā)生反應(yīng)，那么繼電保護裝置就成了擺設(shè)，故障帶來的損失就會不可計量；而當變電站在正常工作的時候，繼電保護裝置卻產(chǎn)生了反應(yīng)，同樣也會給人們帶來損失。所以，為了保證裝置的穩(wěn)定性，在

19、選擇繼電保護裝置時一定要選用可靠的、原理簡單、維護方便的。 </p><p>　　4 繼電保護在智能變電站的應(yīng)用 </p><p>　　4.1 智能變電站繼電保護配置 </p><p>　　在智能變電站的發(fā)展進化中，繼電保護從之前的模擬式保護發(fā)展到了現(xiàn)今的數(shù)字式保護模式。智能變電站中智能化一次設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備，使各個電氣設(shè)備能夠達到信息共享和交互性操作。其中分

20、層配置中的繼電保護，其變壓器保護以及線路保護等均在過程層中，因此就可以對MU智能操作的數(shù)據(jù)信息以及采樣進行直接獲取，不用再通過過程層中的交換機。間隔層中的為多間隔母線保護配置，其數(shù)據(jù)信息的獲得需要通過過程層的交換機。智能變電站的站域保護管理單元，在后臺控制層。 </p><p>　　（1）在分層配置方案里，主設(shè)備的保護，例如線路保護、變壓器保護等，不需要一覽間隔信息，就可以和MU智能操作箱直接對信息進行交流，并且

21、網(wǎng)絡(luò)信息癱瘓，也不會對其產(chǎn)生影響，其可以進行脫機交換。那么在智能變電站中對其保護性能進行了實現(xiàn)，對傳統(tǒng)繼電保護中人們對網(wǎng)絡(luò)安全的擔心進行了消除。 </p><p>　?。?）在這一方案中，在其后臺控制中對集中控制以及決策進行了實行，那么變電站中的線路負荷保護、電源備自投以及線路重合閘等設(shè)備也均可以統(tǒng)一進行監(jiān)控以及保護。這些裝置可以通過后備保護進行整體的配合，使原來分散到變壓器、母線、線路等得保護的重復裝置進行整合

22、得以簡化，提高了變電站運行的效率。很好解決傳統(tǒng)中對設(shè)備保護動作時間過長、故障切除范圍較大的問題。 </p><p>　?。?）自適應(yīng)去調(diào)整保護定值和保護范圍，避免變電站直流系統(tǒng)接地引發(fā)繼電保護錯誤跳閘。傳統(tǒng)中保護定值由運行人員切換定區(qū)域，智能邊站可以根據(jù)實際運行情況調(diào)整保護定值，也可以由人工來進行定值調(diào)整，實際運行情況的考慮涉及到線路保護，旁路運行方式等。站內(nèi)繼電保護的測試涉及到光纖以太網(wǎng)性能測試，跨間隔數(shù)據(jù)同步

23、測試等。由于繼電保護裝置的介質(zhì)是光纖，采用的是光數(shù)字電壓和電流信號的輸入方式，所以跨間隔數(shù)據(jù)同步性測試十分必要。 </p><p>　　4.2 繼電保護在智能變電站中應(yīng)用故障排除 </p><p>　　4.2.1 直流接地和信號回路故障 </p><p>　　由于接地查找故障的方式是先檢查室外再檢查室內(nèi)，先檢查電纜再檢查裝置，以及先檢查舊設(shè)備再檢查新設(shè)備，因此，在對

24、直流接地進行檢查的時候，將直流電源斷開，極容易影響到繼電保護與二次回路。而信號回路故障由于指示燈、光耦等設(shè)備長期受到?jīng)_擊帶電的損壞，因此，造成故障的發(fā)生。要解決這兩種故障就必須在必要時打開跳閘壓板和更換新的元件。 </p><p>　　4.2.2控制回路故障 </p><p>　　由于控制回路故障多發(fā)生在斷路器中，因此，操作回路如果設(shè)計和接線不合理、相關(guān)操作把手與指示燈失靈，以及人為的錯誤

25、操作與閉鎖回路接點出現(xiàn)異常等等，都將造成控制回路出現(xiàn)故障。為了避免這些故障的發(fā)生，在改造設(shè)備和更換線路保護的同時，還要進行日常設(shè)備的維護與保護校驗，不斷提高繼電保護工作人員的技能，以確保設(shè)備的最佳運行狀態(tài)，并且還要做好每項故障的總結(jié)與分析記錄，以快速、安全的方式消除故障，做好故障排除的準備。 </p><p>　　5 繼電保護裝置未來的發(fā)展應(yīng)用趨勢 </p><p><b>　　

26、5.1 網(wǎng)絡(luò)化 </b></p><p>　　雖然受到數(shù)據(jù)通信手段的限制，很多繼電保護裝置只能對安裝處的電氣設(shè)備進行保護。但是繼電保護設(shè)備除了切除部分的故障，還要保障整個電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行，所以需要各個部分的緊密配合，從而形成了網(wǎng)絡(luò)。通過網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)配置，各個單元和重合閘裝置在分析運行和故障信息數(shù)據(jù)時協(xié)調(diào)動作，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。 </p><p><b>　　5.2

27、多功能化 </b></p><p>　　集保護、監(jiān)控、數(shù)據(jù)通信為一體的繼電保護裝置可以說是一臺多功能的計算機。它可以從電力系統(tǒng)中獲取故障信息，又可以將被保護的信息和數(shù)據(jù)傳至電力網(wǎng)。所以說，未來的繼電保護裝置在正常情況下是可以完成監(jiān)控、數(shù)據(jù)通信等功能的。 </p><p><b>　　5.3 智能化 </b></p><p>　　隨著

28、其他人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的研究的開展，繼電保護領(lǐng)域相應(yīng)的研究也在不斷的進行中，未來繼電保護裝置很大可能將會實現(xiàn)智能化。 </p><p>　　結(jié)束語：繼電保護系統(tǒng)是智能變電站中必不可少的。它是保證電網(wǎng)安全運行、保護電氣設(shè)備的主要裝置。是電力系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。電力保護系統(tǒng)是通過裝置反映電力系統(tǒng)元件的不正常和故障信號，動作于發(fā)信號和跳閘，能迅速、正確地隔離電力系統(tǒng)發(fā)生的各種故障，避免大面積地區(qū)的停電事故

29、，以確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。它是通過縮小事故范圍或預防事故來最大限度的保證用戶安全用電的。繼電保護裝置是變電站安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟運行的重要保證條件，其不穩(wěn)定所造成的損失是不可估量的，所以保證其穩(wěn)定地運行是減少損失必須的條件。因此，我們應(yīng)從技術(shù)、管理等方面，盡量減少或避免繼電保護裝置隱含故障的發(fā)生，確保變電站的安全穩(wěn)定性。隨著繼電保護在硬件與軟件設(shè)施上的不斷發(fā)展，以前系統(tǒng)功能上比較單純隔離、切除等故障有了很大的改變。新的繼電保護的動作

30、速度越來越快、集成化程度越來越高、自動化程度越來越強、保護之間的聯(lián)系也越來越緊密，相應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也越來越多。因此，繼電保護工作者要繼續(xù)在實踐工作中不斷的探索新的知識，不斷的總結(jié)積累經(jīng)驗，推進繼電保護系統(tǒng)的更安全穩(wěn)定的發(fā)展。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 潘炳利 試析智能變電站繼電保護相關(guān)問題分析 科技創(chuàng)業(yè)家 201