智能变电站继电保护的稳定性分析

2021-11-23谢晓清

商品与质量 2021年39期

谢晓清

国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司江苏镇江 212000

伴随着我国经济建设的不断发展，国家电网体系的建设也在科学技术的推动下取得了长足发展。目前，智能变电站以其低成本、安全与高效的特点，在我国电力工业中得到广泛的应用和推广。智能化变电站运行过程中，继电保护设备的运行高效率、稳定性与可靠性是其运行的保证。因此，对智能变电站继电系统设备的运行维护研究具有十分重要的意义，也是智能变电站持续发展与进步的保证。

1 智能变电站继电保护的现存问题

1.1 外界因素影响

由于电力系统中智能变电站所占据的范围渐渐扩大，客观上要求相关技术人员秉持实事求是的工作原则，以保证智能变电站作用正常发挥为前提条件，灵活运用光纤通信技术，提高变电站作业效率。光纤通信技术被广泛应用于智能变电站，但是受光纤通信技术应用范围持续扩大的影响，可能造成变电站继电保护装置遭受不同程度的破坏，难以保证其运行有序性。结合智能变电站生产设备可发现，生产设备所处自然环境存在缺陷是造成智能变电站机电保护安全性不足问题的主要原因，尤其是现有的电力生产设备均需要使用光纤完成连接，一旦光纤受损则直接影响电力生产效率[1]。

1.2 数据传输影响

一般说来，智能变电站的日常工作均无法脱离交换机的支持，智能变电站对交换机的依赖性相对较强。智能变电站组网中数据信息传输流量相对较小，而如何充分发挥智能变电站的应用优势，优化技术手段，得到越来越多从业人员的关注及重视。即便具体作业期间合理应用数据传输技术能扩大数据信息的传输流量，但是此类技术属于强制性增加数据信息传输流量的方法，存在影响数据信息处理能力的可能性。同时，现阶段我国智能变电站发展速度相对迅猛，尽管工业以太网交换机稳定性较强，但其稳定性仍有待提升，一旦具体工作期间深受各方面因素的影响则极易出现无法满足变电站实际工作需求的问题。

1.3 检修安全隐患

与传统变电站相比，智能变电站的二次设备使用、网络通信及组织结构均存在着明显的差异，特别是制定具体检修方案期间，较多突出问题亟待解决。同时，检修智能变电站机电保护装置时，其智能性特点仍突出于检修工作之中。为了大幅度提升智能变电站远程控制能力，相关技术人员必须合理配置软压板，以达到提升保护装置总体性能的目标。但是应用软压板期间，可能造成不同程度的安全隐患，严重削弱遥控操作的准确性，对可视化效果产生极其不利的影响。此外，软压板数量大幅度增加后，极大程度上提升定期检修的工作量及工作难度。

2 智能变电站继电保护的稳定性提升策略

2.1 变电站与继电保护技术

继电保护作为安全电网的第一道防线应迅速检测到阻隔点，并对所有的故障点都能迅速隔离开。建造必须有四个特征：可靠性、速度性、灵敏性和有选择性。继电保护经历了整流型、晶体管型、集成电路、保护微计算机等等一系列的技术，但“四性”是电网的基本需求[2]。在不同的开发阶段，继电保护技术的四个特性也在不断改善。根据电网的异常情况，继电保护需要快速、精确并可靠地解决故障，计算电力系统的过渡问题信息，使用基波来解决问题，不同故障的时间范围不同，算法也不同。继电保护系统主要可以分为；模拟数据收集、A/D转换、逻辑操作、输入/输出环节。模拟数据收集来自互感器，输出到开关直至跳闸。通过微计算机的保护，保护装置有效地解决了设备简化与逻辑电路的问题，并拥有执行功能。主设备和二级设备之间的交流信息主要由二次电缆进行。因为保护装置必须是在出现故障的地方绝缘故障，简化保护继电保护系统连接将提高继电保护的稳定性与可靠性。

2.2 异常运行维护

2.2.1 合并单元故障

分析变电站故障后发现，合并单元故障的发生频率最高，因此维修人员应重视对此故障潜在隐患的检查和维修，并将其故障原因进行深入分析。如发生单台机组配置故障，应及时报告给机组开关，同时使其停止运行；若出现双台机组配置间隔故障，则应先确定是否有合并机组故障发生。若出现故障，应在短时间内对间隔和故障部件的保护出口压板进行退出处理，并同时退出母线保护设备，确保故障能安全排除。

2.2.2 智能终端故障

智能变电所采用的智能终端为镶嵌式终端，具备功耗低、集成度高等特点，主要负责开关设备跳合闸部分。当智能终端出现故障时，变电站运行的所有设备都可能受到影响。维修人员要高度重视这个故障，把终端出口退到相应的位置，防止终端因故障原因不能跳闸。此时应准确分析终端故障的原因，并及时进行处理，以保证系统的运行质量[3]。

2.2.3 交换机故障

在交换机发生故障时，维护人员应根据监控网络图和GOOSE网络图对交换机故障影响程度进行预测，从而准确判断故障类型。若过程层中的“GOOSE网”间歇交换机发生故障，则可能影响“GOOSE链路”的构成情况，此时便可认定为已失去了交换机连接保护装置。

2.2.4 公用信号导致的网络设备故障

公用信号在转发过程中若发生网络故障，将严重影响变压器保护与母线保护等设备的正常工作，不利于电力系统的正常运行。所以维修人员需要经常查看公用信号转发网络设备，观察和记录网络位置和结构，并以此为基础确定故障范围的数值，并请专业人员对故障进行处理，从而对继电保护设备进行维修。

2.3 优化组网结构

在智能变电站中，通过对过程层交换机进行静态组播、VLAN等技术进行流量控制，可以提高网络带宽利用率，减少交换机负载及网络转发延时，确保信息交换的时效性和有效性。以母差保护为例，母差保护和各间隔智能终端设备的信息交换量较大，对智能变电站继电保护系统的母线制定保护方案时，必须有效使用母差保护装置收集智能终端的数据信息，为实现继电保护目标构建良好基础。但是实际工作中，技术并不能完美解决保护需求，使用该技术会导致母差保护装置的实际容量降低，影响智能网络的稳定运行。为此，应合理使用VLAN或静态组播技术，降低网络风暴发生的可能，确保保护信息交换的时效性和有效性，提升保护系统的安全性和稳定性[4]。

2.4 制定检修方案

从具体工作效果角度来看，智能变电站经长期发展其总体技术水平呈明显上升趋势，尤其是经变电站信息交互情况分析后能明确得出其技术进步结果。为了保证智能变电站检修工作有序开展，相关技术人员应秉持实事求是的工作原则，尽量于检修前期结合实际运行情况，制定科学合理的检修方案，并且详细探究及分析日常检修期间是否需要停电处理，特别是变电站设备检修期间是否需要进行停电处理，以形成科学合理的问题处理方案。同时，综合考虑变电站的具体运行情况，选择适宜的检修方法，尤其是停电后及时调整设备运行参数，而对于不需要停电处理的设备则健全其继电保护检修流程，灵活运用各种技术手段，大力实施合并单元检修作业。

2.5 分布式信息流配置

由于智能变电站是通过光纤对各种继电保护设施进行连接，在智能变电站的各种类型故障中，网络故障是比较严重的，而且解决起来比较困难。一方面是由于网络信号在传输的过程中情况比较复杂，路线比较多样。而且由于光纤比较容易受到环境因素的影响，使得信号在传输的过程中很有可能受到干扰。为了解决这一问题，使用分布式信息流网络就是一种很好的方法[5]。不过需要注意的是，在使用分布式信息流网络之前，变电站的信息一定要和通信标准一致，这样信息也才能够进行更为准确的接收和传输。而这一要求在传统的变电站中几乎是难以满足的。分布式信息流网络是一种将所获得的电流和电压信号通过特定的形式进行传输，并直接传输进sv网络的一种形式。使用这种技术还要确保智能终端和智能变电站中的一次、二次设备实现良好连接，而且要确保同时连接，这样才能共同组成GOOSE网络，并在对应智能终端的操控下，实现跳闸和合闸等一系列操作。需要注意的是，技术人员需要按照特定的规范在母线和线路上安装电子式电压互感器，这样能够在检测信号进入合并单元之后，将数据按照特定的方式传输给sv网络。

2.6 优化系统配置技术

在该项技术使用的过程中，还需要企业和工作人员进一步利用好变电站配置描述语言，以此来建立分层信息模型，并同时对模型的组成部分进行描述，从而促进配置信息的交换和互通。SCD文件描述信息的掌握，主要包括了以下几个方面。即虚导线信息、自动装置对应关系以及主接线信息等。通过对智能二次回路的连接，以及对单元信息和保护装置信息交互处理的合并，也能够进一步确定流量信号的位置。此外，在开入开出量虚拟二次回路的具体连接过程中，也能够有效实现保护装置信息和智能终端信息的交互[6]。届时，就需要对双向通信机制进行全方位地启动，以此来实现内部信息和外部信息的顺利转接。同时，通过高效的SCD文件管理，也能够进一步提高文件的有效性，并同步实现管理措施的完善和与时俱进，使其成为SCD文件的强大保障。那么从具体的措施来看，首先是在智能变电站进行扩建的过程中，必然会间接性地改编SCD文件，以及虚回路，这就需要保证全部的扩建行为得到有效的监控。其次则是需要针对通信配置做好进一步地调整工作，以此来保证配置信息的完整性，防止期间出现配置信息丢失的问题。最后，则是要智能变电站虚回路管理工作的顺利展开，并同时保障二次回路工作状态的全面有效监控，以及对配置文件信息实施全方位地追溯和配置文件更改行为的阻止。

2.7 加强对数字化技术的应用

从过往的工作展开来看，由于过于依赖人工操作，那么在人工操作的过程中，便很容易导致一些失误操作。届时，结合我国近些年来数字化技术的高速发展，以及信息技术的高速发展，企业就可以加强对数字化技术的应用，以此来在最大程度上避免智能变电站继电保护系统的故障发生。同时，通过对数字化技术的应用，也能够进一步提高互感器的传输性能，有效降低故障问题的发生概率，使智能变电站继电保护系统在实际运行的过程中，不需要在对二次回路短路、二次回路接地等一系列常见故障问题进行考虑。最后，则是通过数字化技术的应用，还能够进一步提高供电质量信息传输的精准度，以及实时性，使智能变电站继电保护系统的性能得到全方位地提高[7]。