电站和变电站继电保护系统可靠性的优化方案

电站和变电站继电保护系统可靠性的优化方案

赵午钜

云南文山电力股份有限公司 云南省 文山市 663000

摘要：现阶段,电力系统安全运行是保障社会平稳发展和经济价值持续增长的重要基础,对人们的生产生活具有巨大的影响。而在先进科学技术的支持下,电网建设逐渐实现智能变电站的运行应用。利用计算机技术和数字化技术等,实现对一次设备和二次设备的信息化管理,通过构建智能化平台,提高变电站系统运行的稳定性和安全性。但其在运行和管理中仍存在一定的问题,需要相关检修和管理人员加强运维技术和管理方法的运用,提高电网整体的运行质量和效率。

关键词：电站；变电站；继电保护系统；可靠性；优化方案

1继电保护系统

调查显示，在智能变电站的运行当中，继电保护系统是通过在智能变电站当中设置供电保护装置的形式，每当电力系统在进行运输电力转换时，都进行必要的间断或者间隔控制，从而保护智能变电站的效果。在继电保护系统当中是通过交换机、网络接口、电子互感器等构成元件发挥作用，完成对智能变电站的电力转换控制。而需要注意的是，基于继电保护系统的特殊性，对于智能变电站的跳闸、合闸等操作往往具有一定的针对性和特殊性，需要专门分析，才能确保装置信息的收集完整，进而提高继电保护的效果。

2变电站继电保护设备存在的运行问题

2.1 智能终端存在技术缺陷

智能变电站虽然具有许多优点和功能，但其智能终端在实际运行过程中存在一些技术缺陷。例如，智能终端或合并单元的故障将严重影响整个系统中的多个继电保护装置。这是因为智能终端没有充分发挥故障处理的功能和作用，导致合线单元损坏，迫使继电保护装置退出系统操作系统，不利于保护智能变电站的设备安全。

2.2光纤连接不稳定

在智能变电站的运行维护中，光纤连接不够稳定是一个突出的问题。一旦继电保护装置中的光纤连接中断，装置将失去保护功能。光纤连接不稳定的原因有：继电保护装置被硬件积压，破坏了与智能终端的连接，或goose插件和SV插件失效。这些元件需要在继电保护装置中保持工作状态。一旦发生故障，将对发送插件产生不利影响，使系统无法发挥智能化、自动化的保护功能。

2.3继电保护装置老化严重、更新复杂

目前，在许多智能变电站中，由于受空间和环境因素的影响，继电保护装置都设置在户外进行运行管理，这将导致长期的老化、损坏和更换。智能变电站继电保护装置的智能终端、合并单元和一次设备长期在户外运行，会造成严重的腐蚀和扬尘问题，在很大程度上造成设备老化，影响其功能。另一方面，设备更新时，相对复杂，操作难度大。要更换goose插件、CPU设备和SV设备，通常需要设备制造商提供丰富的操作经验和技术指导。更新过程是再次下载CID配置，然后根据研发插件厂商的指导和要求使用不同的工具和下载方式，这种现象大大增加了操作、维护和管理的难度。

3变电站继电保护系统可靠性优化

3.1对电磁环境评价的常规措施

在变电站户外开关设备运行过程中，由于腐蚀、与接地装置接触恶化、电缆线路绝缘性能下降等原因，接地系统的质量指标恶化。在新变电站或变电站的运行中，在设计阶段所犯的错误可能会显现出来。这些情况需要执行常规措施（有时也包括计划外或重复的活动），以记录抗干扰性的质量，确定故障位置以及运行中出现的一些监控问题。在大多数情况下，为评估电磁环境而采取的措施需要防止造成大问题。因此，短路和雷电流通过避雷器的方式只能通过计算来确定。而其余参数包括主控板上工业和射频频段的恒定磁场水平，以及一次网络中的静电放电功率和脉冲干扰功率，可用于测量。据统计，大多数继电保护自动化系统的故障（误触发）发生在雷击（超过40%）时，说明需要仔细检查接地系统和与接地体接触的连续性。接地系统的某些元件位于地下，这使得对有问题的接地体进行有效检测的诊断措施变得复杂，在检查过程中遗漏的任何元件都将是潜在危险的电磁干扰源。因此，开发一种实用的接地系统故障元件诊断方法，对于变电站电磁检测的成功进行具有极其重要的意义。

3.2改良设备元件

基于智能变电站继电保护系统中合并单元元件的特殊作用，通过改良合并单元元件利用方法，可以有效提升系统运行的可靠性。通常而言，继电保护系统中的合并单元会与电子互感器共同完成信息采样工作，但为了增强合并单元的可靠性，就需要在继电保护系统的每一个信息采样环境再加入A/D系统，通过同步输出多个采样值的方法，增强继电保护系统的可靠性。此外，还可以通过提高系统当中交换机元件的冗余度以及光缆线路元件可靠性的办法，增强智能变电站继电保护系统的可靠性。事实上，智能变电站继电保护系统的可靠性受到交换机稳定性和光缆线路安全性的影响，只有通过对继电保护元件的日常保护，才能最大限度的提高智能变电站继电保护系统可靠性。

3.3继电保护设备异常状态下的运行维护和管理

在智能变电站继电保护装置运行过程中,出现异常状态的主要原因是GOOSE模块出现故障或者是间隔合并单元故障和智能终端故障等。针对这一现象,检修人员需要加强对电力线路、变压器和母线等设施的保护。其中线路保护则是利用智能化管理平台对电力和网络线路进行运行监控,发生故障时则需通过GOOSE网络管控断路器和电闸,以便快速实现信息交换处理,保障通信正常;变压器保护是对内部维护采用分布式维护技术,注重对非电量的保护,并采用电缆连接的方式进行处理,而对后备部分则采用集中式维护技术,基于非电量保护模块发现故障,同时发布跳闸指令,以减小变压器的损伤程度。除此之外还需对母线采取维护措施,通常情况下可以实施分段保护或将合并单元与智能终端管理系统相连接,实现有效的信息交换,最大化地发挥继电保护功能。如果在运行中母线启动失灵,运维管理人员要立即采用GOOSE网络进行传输,避免影响智能变电站的正常运行。

3.4对继电保护设备智能终端和间隔合并单元故障的运维管理

智能终端在系统中的作用是控制跳合闸的状态,如果其发生故障,则会导致所有设备的跳合闸失控,不利于变电站的稳定运行。因此解决智能变电站继电保护设备的智能终端故障,应当及时退出终端的出口板,并对造成故障的原因进行分析,找准故障位置,消除安全隐患。对智能终端采用的运行维护和管理措施即是通过引起出口板退出,实现继电保护的作用。而对于间隔合并单元故障来说,运维管理人员需提高重视程度,采用先进技术手段降低故障发生率。比如,在智能变电站中比较常见的故障是单套配置间隔可能会发生故障,运维管理人员首先应当立即通过智能化管理平台断开故障间隔单元的开关,然后再退出运行。如果故障发生在双套配置中,则要促使单线间隔和故障位置所对应的保护出口板退出运行,并将相对应的母线保护装置退出运行,以此确保继电保护作用的有效发挥。

结论

提高微机保护系统的可靠性指标不需要修改电气安装规则，但需要使用技术特性规范的优质电缆产品，以及采用一个串行通道传输有限数量变量的数字数据传输格式。只有在执行评估电磁环境的常规措施时，才有可能在运行期间维护微处理器系统的可靠性水平。在对监测接地系统的状态和故障进行诊断时，最好采用考虑无故障运行概率的半区间法。

参考文献

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[2]陈星田.智能变电站继电保护隐藏故障诊断与系统重构方法[D].重庆：重庆大学，2019.

[3]笃峻，叶翔，葛立青，等.智能变电站继电保护在线运维系统关键技术的研究及实现[J].电力自动化设备，2019（7）：163-168.