繼電保護(hù)在智能變電站的應(yīng)用

1、<p>　　繼電保護(hù)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(gè)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(yùn)行、維護(hù)與管理水平直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，直接影響到國計(jì)民生。本文就對(duì)繼電保護(hù)在智能變電站中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：繼電保護(hù) 智能變電站 應(yīng)用 </p><p>　　中圖

2、分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(diǎn)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(dá)到了信息的共享，采集，測(cè)量，控制和保護(hù)等功能都能夠自動(dòng)完成，并能夠全天候的自動(dòng)控制變電站運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)分析并調(diào)節(jié)的變電站。智能化是變電站的一個(gè)最明顯的發(fā)展趨勢(shì)，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(jìn)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(shí)現(xiàn)真正的智能化，并實(shí)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(diǎn) </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(yùn)行，當(dāng)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(hù)等二次設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互方式實(shí)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(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資源的共享。傳統(tǒng)的電纜及連接導(dǎo)線連接方式被數(shù)字公共信號(hào)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(dǎo)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(hù)系統(tǒng)的可靠性得到很大提高，變電站控制功能的實(shí)現(xiàn)得以簡(jiǎn)化并可以進(jìn)一步優(yōu)化。 </p><p>　　1.3 信息交互標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)方式使得不同的設(shè)備廠家可以基于同一標(biāo)準(zhǔn)，不再需要考慮和其它設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊問

6、題，簡(jiǎn)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(hù)工作較以前方便很多。 </p><p>　　1.4 運(yùn)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(gè)變電站自動(dòng)化運(yùn)行水平進(jìn)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(dòng)執(zhí)行，并具備各類自動(dòng)校核功能。此外，在線狀態(tài)檢測(cè)不僅實(shí)時(shí)檢測(cè)各個(gè)電氣設(shè)備的

7、運(yùn)行狀態(tài)還對(duì)其進(jìn)行評(píng)估分析，并將結(jié)果上送至調(diào)度中心以便于運(yùn)行工作的安排。相對(duì)于無人值守的綜合自動(dòng)化變電站，智能變電站不僅簡(jiǎn)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(dòng)化 </p><p>　　如上文所述，智能變電站不僅僅是一個(gè)電能變換和輸送的中間節(jié)點(diǎn)，更是一個(gè)獨(dú)立進(jìn)行決策分析的智能處理單元，每個(gè)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(jìn)行互動(dòng)，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(yùn)行的自動(dòng)化水平。 </p><p>　　2 智能變電站投運(yùn)對(duì)于電網(wǎng)繼電保護(hù)工作的新要求 </p><p>　　隨著智能變電站的建成投運(yùn)，其運(yùn)行維護(hù)工作就成為電網(wǎng)運(yùn)行需要探索的新問題。尤其是對(duì)于繼電保護(hù)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(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化；同時(shí)大量的智能決策系統(tǒng)將得以應(yīng)用；這使得繼電保護(hù)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(hù)工作人員負(fù)責(zé)其管轄電網(wǎng)內(nèi)的各個(gè)變電站內(nèi)的二次系統(tǒng)的維護(hù)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(hù)工作的重心在于對(duì)二次回路的維護(hù)，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(hù)工作人員不在面對(duì)復(fù)雜的二次回路，而是要保證處于網(wǎng)絡(luò)化條件下整個(gè)保護(hù)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(hù)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(xì)的技術(shù)資料，更需要繼電保護(hù)工作人員在實(shí)踐中挖掘設(shè)備特點(diǎn)、總結(jié)歸納新設(shè)備的運(yùn)行特性，以此為基礎(chǔ)制定新的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。 </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(jìn)行信息交互，這使得繼電保護(hù)工作人員不僅僅要熟悉繼電保護(hù)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(jì)算機(jī)等技術(shù)，并具備相關(guān)專業(yè)技能的的復(fù)合型人才成為繼電保護(hù)工作的新要求。 </p><p>　　由于大學(xué)教育中的專業(yè)劃分，

12、當(dāng)前繼電保護(hù)工作人員對(duì)于這部分非傳統(tǒng)的保護(hù)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(diǎn)以及各類智能設(shè)備的特性，輔之于專門的講座培訓(xùn)等手段，加速保護(hù)工作人員對(duì)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(qiáng)通才教育，弱化電氣專業(yè)教育內(nèi)部的專業(yè)劃分，增強(qiáng)復(fù)合型人才的培養(yǎng)。 </p><p>　　2.3 繼電保護(hù)管理工作的變化 </p><p>　　在智能電網(wǎng)中，運(yùn)行控

13、制的智能化也是其一個(gè)標(biāo)志性特征；對(duì)于智能變電站中的保護(hù)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(diǎn)和要求，設(shè)計(jì)建設(shè)符合繼電保護(hù)工作要求的管理模式和流程也就成為下一階段繼電保護(hù)工作的重點(diǎn)研究?jī)?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(hù)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(hù)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(huì)暴露很多問題，保護(hù)工作者必須有足夠的困難意識(shí)，敢于面對(duì)出現(xiàn)的問題并結(jié)合實(shí)際積極應(yīng)對(duì)；有超前意識(shí)是管理工作者必須具備的，不能總等新設(shè)備投運(yùn)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(biāo)提前準(zhǔn)備，積極借鑒兄弟單位經(jīng)驗(yàn)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(hù)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(gè)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(hù)裝置在變電站的運(yùn)行中是不可代替的，它可以在事故發(fā)生時(shí)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(shí)，繼電保護(hù)裝置能夠準(zhǔn)確、迅速地隔離、切除內(nèi)部故障，以保障其他部分的正常運(yùn)行。而且繼電保護(hù)裝置能夠在事故發(fā)生時(shí)發(fā)出警報(bào)，以便維護(hù)人員盡快地發(fā)現(xiàn)、解決故障。根據(jù)繼電保護(hù)裝置在智能變電站的工作原理

16、，對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求有以下幾點(diǎn)： </p><p><b>　　3.1 逐級(jí)配合 </b></p><p>　　要求上、下級(jí)電網(wǎng)（包括同級(jí)）的繼電保護(hù)裝置之間要根據(jù)逐級(jí)配合的原則來進(jìn)行整定。通過這樣分級(jí)式的設(shè)定，在有故障發(fā)生時(shí)可以根據(jù)故障發(fā)生的部分來進(jìn)行切除，以保證其他正常部分的供電正常進(jìn)行。比如說，當(dāng)變電站的某個(gè)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(jìn)行保

17、護(hù)性的切除，若故障點(diǎn)的保護(hù)裝置出現(xiàn)問題的時(shí)候則由相鄰的保護(hù)裝置來切除故障。 </p><p><b>　　3.2 動(dòng)作時(shí)間 </b></p><p>　　繼電保護(hù)裝置對(duì)動(dòng)作的時(shí)間也有很高的要求。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)就有可能從很小的一小部分?jǐn)U散到很大的范圍，造成很大的影響。這時(shí)就需要繼電保護(hù)裝置在很短的時(shí)間內(nèi)就對(duì)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(hù)裝置在工作時(shí)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(shí)候繼電保護(hù)裝置卻沒有發(fā)生反應(yīng)，那么繼電保護(hù)裝置就成了擺設(shè)，故障帶來的損失就會(huì)不可計(jì)量；而當(dāng)變電站在正常工作的時(shí)候，繼電保護(hù)裝置卻產(chǎn)生了反應(yīng)，同樣也會(huì)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(hù)裝置時(shí)一定要選用可靠的、原理簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的。 </p><p>　　4 繼電保護(hù)在智能變電站的應(yīng)用 </p><p>　　4.1 智能變電站繼電保護(hù)配置 </p><p>　　在智能變電站的發(fā)展進(jìn)化中，繼電保護(hù)從之前的模擬式保護(hù)發(fā)展到了現(xiàn)今的數(shù)字式保護(hù)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(gè)電氣設(shè)備能夠達(dá)到信息共享和交互性操作。其中分

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

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

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

23、測(cè)試等。由于繼電保護(hù)裝置的介質(zhì)是光纖，采用的是光數(shù)字電壓和電流信號(hào)的輸入方式，所以跨間隔數(shù)據(jù)同步性測(cè)試十分必要。 </p><p>　　4.2 繼電保護(hù)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(hào)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(duì)

24、直流接地進(jìn)行檢查的時(shí)候，將直流電源斷開，極容易影響到繼電保護(hù)與二次回路。而信號(hào)回路故障由于指示燈、光耦等設(shè)備長(zhǎng)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(shí)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(jì)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(cuò)誤

25、操作與閉鎖回路接點(diǎn)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(hù)的同時(shí)，還要進(jìn)行日常設(shè)備的維護(hù)與保護(hù)校驗(yàn)，不斷提高繼電保護(hù)工作人員的技能，以確保設(shè)備的最佳運(yùn)行狀態(tài)，并且還要做好每項(xiàng)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(zhǔn)備。 </p><p>　　5 繼電保護(hù)裝置未來的發(fā)展應(yīng)用趨勢(shì) </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(hù)裝置只能對(duì)安裝處的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。但是繼電保護(hù)設(shè)備除了切除部分的故障，還要保障整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，所以需要各個(gè)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(gè)單元和重合閘裝置在分析運(yùn)行和故障信息數(shù)據(jù)時(shí)協(xié)調(diào)動(dòng)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(hù)、監(jiān)控、數(shù)據(jù)通信為一體的繼電保護(hù)裝置可以說是一臺(tái)多功能的計(jì)算機(jī)。它可以從電力系統(tǒng)中獲取故障信息，又可以將被保護(hù)的信息和數(shù)據(jù)傳至電力網(wǎng)。所以說，未來的繼電保護(hù)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(hù)領(lǐng)域相應(yīng)的研究也在不斷的進(jìn)行中，未來繼電保護(hù)裝置很大可能將會(huì)實(shí)現(xiàn)智能化。 </p><p>　　結(jié)束語：繼電保護(hù)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(yùn)行、保護(hù)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(hù)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(hào)，動(dòng)作于發(fā)信號(hào)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(yùn)行。它是通過縮小事故范圍或預(yù)防事故來最大限度的保證用戶安全用電的。繼電保護(hù)裝置是變電站安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(yùn)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(hù)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(hù)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(hù)的動(dòng)作

30、速度越來越快、集成化程度越來越高、自動(dòng)化程度越來越強(qiáng)、保護(hù)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(hù)工作者要繼續(xù)在實(shí)踐工作中不斷的探索新的知識(shí)，不斷的總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，推進(jìn)繼電保護(hù)系統(tǒng)的更安全穩(wěn)定的發(fā)展。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 潘炳利 試析智能變電站繼電保護(hù)相關(guān)問題分析 科技創(chuàng)業(yè)家 201