孫榮平

重慶渝電工程監(jiān)理咨詢有限公司

智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

孫榮平

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智能變電站與傳統(tǒng)的變電站相比，無論是在構(gòu)造還是內(nèi)涵上都大有不同，其安全穩(wěn)定運行性能也更為突出。因此，對智能變電站的保護系統(tǒng)實施良好設(shè)計以及對系統(tǒng)的運行維護提出科學(xué)合理的管理措施是大有必要的。本文對智能變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性提出探討，希望對我國的電力事業(yè)平穩(wěn)發(fā)展貢獻一份力量。

智能變電站；繼電保護；系統(tǒng)可靠性；分析及探討

導(dǎo)言

智能變電站繼電保護系統(tǒng)無論是在構(gòu)造還是內(nèi)涵上都大有不同。在智能變電站繼電保護系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的電纜由光纖替代，通過繼電保護系統(tǒng)構(gòu)造及元件對繼電保護系統(tǒng)進行可靠性評估，這對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行有著重要影響。

1 智能變電站繼電保護系統(tǒng)架構(gòu)

經(jīng)過分析可知，智能變電站繼電保護主要由兩部分組成，一部分是層次化保護系統(tǒng)，另一部分是一體化監(jiān)控系統(tǒng)。層次化保護系統(tǒng)主要有站域級的保護與控制、地級的繼電保護裝置和廣域級的保護與控制。其中，低級繼電保護主要由智能終端、就地化線路、集成性智能終端等組成。就地化保護可直接與電氣連接，其可靠性較高。地域級主要由戰(zhàn)域級保護管控和戰(zhàn)域保護組成。戰(zhàn)域級管控內(nèi)部保障智能診斷、保信子站、二次狀態(tài)監(jiān)測、可視化分析等操作。保護管控不僅是一個子系統(tǒng)，而且內(nèi)部包含著較多的物理設(shè)備，可以通過物理設(shè)備進行設(shè)置，進而提高其可靠性。一體化監(jiān)控系統(tǒng)可以直接利用管理機得到保護數(shù)據(jù)。保護與監(jiān)控MMS均獨立，界面管理較清，既可以分開管理，也可以獨立管理，可以將其表示為圖1所示。

2 智能變電站繼電保護可靠性原理

可靠性表示元件系統(tǒng)在一定環(huán)境、時間內(nèi)完成的規(guī)定功率。在實際運行中，可以利用下列指標(biāo)衡量智能變電站機電保護可靠度：第一，可靠度?？煽慷缺硎驹c系統(tǒng)在規(guī)定時間內(nèi)，可以在有限時間完成的功率概率，目前已經(jīng)成為考核系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)；第二，平均失效時間。平均失效時間表示在系統(tǒng)規(guī)定條件下，安定運行到下一次故障的平均時間；第三，可用性?？捎眯员硎鞠到y(tǒng)或其他設(shè)備，可以在規(guī)定時間內(nèi)完成所制定功能的操作。簡而言之，可用性主要表示系統(tǒng)進行修復(fù)所耗費的時間，表示系統(tǒng)具有的較高可靠性。通過以上3項指標(biāo)，可以掌握繼電保護系統(tǒng)可靠性，進而有針對性地制定出防范措施。

3 繼電保護裝置的基本要求

3.1 可靠性

在繼電保護裝置的各種性能中最根本的是可靠性，它指系統(tǒng)要動作時必須可靠動作。

3.2 選擇性

是指當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時，首先由它們本身的保護裝置切除故障。而當(dāng)它們本身的保護裝置拒動時，才允許相鄰設(shè)備保護裝置切除故障。

3.3 靈敏性

是指在被保護范圍內(nèi)線路或設(shè)備發(fā)生金屬性短路時，它們的保護裝置應(yīng)具備必要的靈敏性，各類保護裝置的最小靈敏系數(shù)應(yīng)符合規(guī)程中的具體規(guī)定。

3.4 速動性

為了提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低損壞程度，縮小故障涉及的范圍，提高備用電源、自動重合閘、備用設(shè)備自動投入的程度等，保護裝置應(yīng)具備快速切除短路焊故障的性能。一般可以通過裝設(shè)速動保護，減少繼電器規(guī)定的動作時間及縮短開關(guān)跳閘時間等來提高速動性。

4 提高繼電保護系統(tǒng)可靠性的方法

4.1 重視變壓器的保護配置方法

由于通過電力系統(tǒng)配電線路的電壓是有限定額度的，所以電壓高于或低于限定額度都會嚴(yán)重影響配電效果。在智能變電站中，變壓器系統(tǒng)是有效控制及調(diào)節(jié)電壓的重要裝置，同時也是實施配電保護的一個重要裝置。因此，在應(yīng)用變壓器裝置實施配電保護時，可通過在變壓器上應(yīng)用分布式的配置方法進行差動功能的繼電保護。同時，還可應(yīng)用集中式配置方法對變壓器裝置進行后備保護。此外，還可用把電纜與斷路器直接連接等獨立安裝的方式實現(xiàn)非電量的繼電保護。

4.2 采用電壓限定延時的保護方法

智能變電站在正常運行時容易受到電流等外部因素的影響而出現(xiàn)外部發(fā)生斷路的問題，導(dǎo)致出現(xiàn)過負荷電流的現(xiàn)象。在這種情況下，雖然過負荷電流的電流量同正常的電流量區(qū)別不大，如果此時剛好遇上變電站出現(xiàn)外部故障，就容易導(dǎo)致出現(xiàn)跳閘的問題，極大地影響智能變電站的繼電保護系統(tǒng)的可靠性。因此，通過對智能變電站的電壓線路應(yīng)用電壓限定延時的方法，能夠精確測量各線路通過的電流量。當(dāng)出現(xiàn)過負荷電流問題時，及時向相關(guān)系統(tǒng)發(fā)出警報并執(zhí)行保護命令，提升繼電保護系統(tǒng)的可靠性。

4.3 加強線路保護配置

線路保護配置在電力系統(tǒng)上具有非常重要的作用，它既可以有效保護和控制系統(tǒng)中的各級電壓之間的間隔單元，還具有多方面的功能，例如控制、保護、測量及通信監(jiān)視等。線路保護配置的良好運行可為電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠、變電站及高低壓配電等提供完善的、有效的配電線路保護控制方案，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運作，極大地提高了配電保護的可靠性。因此，需要在電力系統(tǒng)上重視并加強線路保護配置工作。在電力系統(tǒng)中，對大部分的線路保護裝置實施有效保護的方法都是縱聯(lián)差動，它主要的配置保護方式包括集中式和后備式兩種。應(yīng)用這兩種方法，可以對該配置的各種問題進行及時處理，保證各項功能的正常運行，切實有效地提高發(fā)電站電力供應(yīng)的可靠性。

4.4 完善環(huán)形結(jié)構(gòu)在目前保護裝置中的融入

環(huán)形結(jié)構(gòu)的可靠性較高，將其融入到母線保護裝置中，具有較強的實際應(yīng)用意義。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，環(huán)形母線的可靠性較低。但應(yīng)用到母線保護中，不僅提高了智能變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性，也提升了內(nèi)部相關(guān)指標(biāo)的性能，而且母線環(huán)形結(jié)構(gòu)不會對電氣元件造成較大損害。所以，環(huán)形結(jié)構(gòu)在智能變電站繼電保護系統(tǒng)中的融入，已經(jīng)成為提高繼電保護可靠性的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

本文主要對智能變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性進行分析。為了保證電網(wǎng)整體系統(tǒng)的安全運行，必須認真總結(jié)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題。同時，結(jié)合時代發(fā)展需求，將先進技術(shù)成功應(yīng)用到智能變電繼電保護中，推動我國智能變電站繼電保護向科學(xué)、合理的方向發(fā)展。

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個人簡介，孫榮平，身份證號：500103198705081517