智能继电保护（精选12篇）
智能继电保护 篇1
引言
众所周知, 在目前经济高速发展的社会大背景下, 电能已经成为了我们不可或缺的能源之一。在我国, 给我们提供电能的是一个覆盖全国的庞大的电网, 如今它正在经历着一个巨大的变革, 即电网的智能化。与此同时, 在电力系统变革的影响下, 继电保护技术的微机化的趋势日渐明显。
1 继电保护的发展背景
继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的。它经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段后, 现在发展到了微机保护阶段。
20世纪初期, 在电力系统继电保护中广泛使用了继电器, 这个时期是继电保护装置技术发展的开端。然后从20世纪50年代到90年代, 这四十多年的时间里, 电力系统继电保护装置的发展经过了四个阶段, 即电磁式继电保护装置阶段、晶体管式继电保护装置阶段、集成电路的继电保护装置阶段和微机继电保护装置阶段。目前微机继电保护正在蓬勃发展, 其指的是以数字式计算机为基础而构成的继电保护。
2 继电保护的重要作用
智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向, 被认为是21世纪电力系统重大科技创新和发展趋势。它是以物理电网为基础, 充分利用先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术、控制技术、新能源技术, 把发、输、配、用各环节互联成一个高度智能化的新型网络。因此, 智能电网具有极强的自愈性、安全性、兼容性、交互性和高效性。
继电保护是电力系统的一个重要组成部分, 担负着监督系统运行状况和及时处理系统故障的重要职责, 是保证电力系统安全运行的重要设备。选择性、可靠性、速动性、灵敏性是对它的四项基本要求。
选择性是指当电力系统中线路或设备发生短路故障时, 负责本段线路的继电保护装置会动作, 此时其他线路的继电保护装置不动作, 而当其拒动时, 相邻设备或线路的保护装置会作为后背保护将故障切除。
速动性是指电力系统发生故障时, 继电保护装置应能够快速地将故障切除, 将故障可能对人和设备造成的损害降低到最小程度, 提高系统并列运行的稳定性。
灵敏性是指当电力系统中线路或设备发生短路故障时, 继电保护装置的及时反应动作能力。在规定范围内发生故障时, 不论故障点的故障的类型和位置如何, 以及故障点是否存有过渡电阻, 能够满足灵敏性的要求的继电保护都能够正确反应并动作, 即要求不仅在系统的最大运行方式下三相线路短路时能够可靠动作。
可靠性是指继电保护设备能够安全稳定的工作动作, 不发生在故障时拒动或无故障时误动的情况。
3 继电保护的发展趋势
在未来智能电网中, 电网的自愈特征将会对继电保护的选择性、可靠性、速动性、灵敏性提出更高的要求, 对常规继电保护的配置方法提出新的要求, 常规保护在这几个方面根据实际情况的不同会有所侧重。如在特高压电网的建设、电网规模的扩大等因素, 将导致短路电流增大很多, 因此, 短路电流增大造成的定值可靠性降低。然而, 挑战往往是与机遇并存的, 智能电网的发展从另一个角度也将给继电保护的发展带来新的契机。
根据智能电网发展的特点与趋势, 可以预计它将会在以下几方面推动继电保护技术的发展:
3.1 信息数字化
信息的数字化包括两个方面, 一是测量手段的数字化, 新型的继电保护装置将广泛采用电子式互感器和数字接口;二是信息传输方式的数字化, 传统继电保护设备采用的模拟量电缆传输和状态量电缆传输方式将被淘汰, 取而代之的是以光纤为媒介的网络数字传输方式。随着智能电网的建设及智能化设备的广泛使用, 传统的互感器将逐步退出运行。而且电子式互感器采用网络接口, 通过网络保护装置和智能断路器连接, 大大简化了二次回路接线, 使之易于维护。
3.2 通信网络化
电力系统继电保护与计算机网络相结合是现代电力系统实现稳定安全可靠运行的重要的保证。通信网络化使每个保护单元都能够实现共享全部故障信息与系统运行的数据, 并且使各个保护单元之间与自动重合闸装置能够在分析这些数据信息的基础之上做出协调的动作。这样就在各个保护单元之间形成了一个互联网, 增加了保护单元之间的联系, 最终实现微机继电保护装置的网络化。
3.3 动作智能化
智能电网要求继电保护装置能够利用全网信息准确、实时地判断运行方式并且调整定值, 实现真正意义上的在线整定。近年来人工智能技术在电力系统的各个领域都得到了广泛的应用, 使得电力系统继电保护技术的研究迈进了更高层次, 逐渐向着微机化的趋势不断发展。例如利用神经网络的方法, 经过大量的故障样本训练, 只要充分考虑了现场各种情况, 则发生任何的故障时都能够作出确判别, 最终做出正确动作。
3.4 综合自动化
计算机技术、通信技术和网络技术高速发展, 使得微机继电保护装置具有了可以从网上获得电力系统运行状态与各种故障的数据信息的能力, 并且微机继电保护装置也可以将它从网上获得的电力系统被保护元件的数据与信息传送给网络控制中心和其他的保护单元, 及时在继电保护系统中完成继电保护的各项功能, 如监视、测量、控制、保护、数据通信等。从而实现了测量、控制、保护、数据通信等各方面的综合自动化。
4 结束语
继电保护的技术微机化化绝不仅仅只有这几个方面, 很多都要随着智能电网的发展才会慢慢体现出来。智能电网的建设是电力系统的一次重要变革, 是电网未来的发展方向。目前, 智能电网的建设已经初显成效, 建设过程中新技术和新设备的应用已经给继电保护专业领域带来了革命性的变化, 例如我国220k V以上的输电线路已经全部实现了继电保护技术的微机化。随着智能电网建设的推进, 相关研究的深入, 继电保护专业一定会适应电网需求向智能化方向发展, 跟进电网建设步伐, 为智能电网建设提供技术支持。
参考文献
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智能继电保护 篇2
3.1不断强化故障诊断功能
为了实现继电保护系统的重建，提升智能电网构建速度，进行设备重构的过程中，电网运行工程中可能发生异常状况。所以，相关人员需要及时判断这些状况，并对故障进行适当检测，从而将存在的隐形故障查找出来，并及时采取相应的措施。利用这样的方式。可以提升我国电网的安全性和可靠性。相关工作人员需要不断提升诊断功能，当对设备进行重建之后，降低故障的发生率，进而预防电网运行过程中事故的发生。同时，需要不断提升电网运行效率，进而建立安全可靠的系统。
3.2完善继电保护的系统功能
为了使继电保护系统的重构得到加强，需要使系统的自动化诊断和故障的排除功能得到提升，与此同时，还要对继电保护系统功能进行完善，从而提供良好的运行环境。对现代化领域中通信技术进行应用，为智能网络的运行提出了更高的要求。为此，需要不断加强继电保护的重构，这也是最为关键的因素[3]。装置运行过程中，需要对系统功能进行提升，并充分的发挥保护作用，进而使智能电网的科学性得以实现。
3.3继电保护系统重构的发展方向
为了提升继电保护系统的重构效果，就需要不断加强继电保护功能的单元和原件诊断。利用继电保护的重构，进而实现系统所要求的保护功能，为信息提供开放性接口。进行功能原件诊断的过程中，注重隐性故障的诊断。进而及时判断出硬件失效问题和动作行为错误等问题，使每个单元进行相互协调，使继电保护故障带来的电网故障被降低，提供安全可靠的电网运行环境，保护电网安全运行的同时，为人们的安全用电提带来一定保障。
4结束语
为了进一步实施智能电网，进行继电保护系统的构建是关键部分之一。进行电网保护系统的重构，可以为智能电网的发展奠定坚实的基础。在发挥各个功能时，需要加强继电保护系统的重构，进而提升系统自动检测作用和异常故障的检测能力，这样可以及时转换电网运行方式，及时解决运行过程中出现的故障，从而减少对电网正常运行的影响，提升智能电网的运行效率，推动我国电力事业的未来发展。
参考文献:
[1]贺方，刘登.智能电网建设中的继电保护技术应用研究[J].中国新技术新产品，，14：137-138.
[2]汪敏.关于智能电网中继电保护系统的探讨[J].通讯世界，2013，11：159-160.
基于智能电网环境的继电保护分析 篇3
【关键词】智能电网；继电保护；电力系统
智能电网环境下的继电保护，属于智能电网运行中不可缺少的环节，提升智能电网建设的水平。继电保护为智能电网提供了优质的保护技术，既可以保护电网的运行状态，又可以监督智能电网的基础设备，在智能电网环境中发挥重要的作用。继电保护逐渐成为智能电网建设的根本依据，很大程度上促进智能电网的发展，体现继电保护的积极性。
一、智能电网环境下的保护问题
1、保护范围不明确
智能电网在电力系统内并没有实现普及，仍旧存在很大范围的传统电网，导致继电保护系统中，无法规划明确的范围[1]。智能电网环境中的继电保护，不能实现智能化的过度发电，混淆了诸多保护信息，由此继电保护的应用中即会出现保护延迟或保护不准确的问题，不能在智能电网环境中实现全方位的智能保护。继电保护范围不明确属于一类根本性的问题，智能化是电网系统的发展趋势，继电保护应提前进行改进处理，满足智能电网环境的需求。
2、缺乏保护力度
电网系统智能化发展的过程中，引入不同类型的新技术，此类智能技术存在两面性的特点，在为电网系统提供智能服务的同时，也潜在一定的风险，必须通过继电保护维持智能电网的运行环境，防止智能电网出现安全风险。例如：某地区电网系统已经进入智能化的建设中，但是继电保护系统没有做任何处理，包括设备、装置等，均未達到智能化的标准，后期智能电网运行的过程中，因为缺少智能保护的支持，出现多处安全问题，其中最为严重的是传感信息丢失，促使继电保护中缺少评价的信息依据，由此该地区的部分智能电网暂停建设，待继电保护更新后再启动建设，引发了严重的经济损失。
3、保护设备不完善
继电保护设备是智能电网继电保护的支持，继电保护设备应该符合智能电网的需求，随着智能电网的发展进行更新。电力企业可以根据智能电网的运行环境，结合继电保护的状态，制定设备改进计划，逐步采购或引进技术性的保护设备，完善继电保护系统的整体。智能电网环境对继电保护设备的要求非常高，电力企业应意识到继电保护设备的重要性，主动完善保护设备，加强继电保护对智能电网的保护力度[2]。继电保护设备中出现的问题，属于一类可优化的问题，深入研究智能电网环境及继电保护本身的需求，即可完善保护设备，防止继电保护偏离智能电网的发展理念。
二、智能电网环境下的继电保护
根据智能电网的运行环境及状态，着重分析继电保护。继电保护在智能电网中主要体现在三个方面，分析如下：
1、广域保护
继电保护中的广域保护技术在智能电网内，以电网子集为分析对象，同时作为继电保护的运行单位。继电保护根据电网系统的子集状态，选择保护信息，通过分析继电保护的信息，明确智能电网的运行状态。广域保护将电网运行范围划分成域，利用广域的范围处理智能电网的保护信息。广域保护技术的核心为控制与保护两个部分，广域保护中的控制理念，是为智能电网提供自愈的方案，方便智能电网运行中的自我保护，在最短的时间内保护智能电网，而广域保护则注重电网的状态与运行，致力于找出智能电网故障的原因，按照原因提出匹配的解决措施，由此能够解决智能电网中较为复杂的问题，体现继电保护的可靠性。广域保护技术属于继电保护中的核心，保障继电保护更加适应智能电网的运行环境，跟上智能电网的发展速度，确保智能电网的全面运行。
2、保护重构
智能电网的发展速度非常快，电力系统的智能化环境内，继电保护面临一定的压力，继电保护必须与智能电网保持同步状态，才能发挥继电保护的作用，解决智能电网中的各项安全问题。继电保护中的保护重构技术，可以根据智能电网的具体需求提供重构保护[3]。例如：智能电网的运行方式发生变革，相对应的继电保护需通过保护重构的方式，适应智能电网的运行新方式，确保电网保护的可靠性。继电保护对系统重构的需求比较大，通过重构继电保护的功能，为智能电网提供诊断、保护的作用，及时继电保护的各项部件出现问题，也能快速、自主的寻找保护元件，协助继电保护系统恢复功能，因此，保护重构技术按照智能电网的环境要求，重新组合继电保护的功能，促使其适应智能电网的需求和发展。
3、保护设备
继电保护为适应智能电网的环境，还需采取科学智能化的设备，以此来保障继电保护的性能。电力系统内，智能电网构建的过程中，已经安装了大量的传感器，可以为继电保护提供数据信息，方便继电保护了解智能电网的运行。根据继电保护的需求，电力企业应引进先进的保护设备，如智能设备、传感装置等，完善继电保护的应用，一方面可以熟悉智能电网的具体情况，另一方面还能准确的评估传感信息，缓解继电保护信息处理的压力。目前，电力企业积极建设智能电网的同时，非常注重继电保护的应用，着重更换继电保护设备，促使其可提供精准的电网信息，强化继电保护的性能，发挥继电保护设备的性能优势。
三、智能电网环境下继电保护的发展
智能电网环境推进了继电保护的发展，同时继电保护也面临一系列的挑战。根据继电保护在智能电网环境下的运行状态，规划继电保护的实际发展，对其做如下分析：
1、构建信息平台
继电保护的信息平台，能够快速收集智能电网环境的状态或运行数据，最主要的是为信息评估提供可用的平台。智能环境下，继电保护平台的构建，应该围绕动态监控展开，促进继电保护与智能电网的同步发展。信息平台中继电保护数据更新的速度非常快，继电保护能够随时获取智能电网的信息，实现同步的继电保护。继电保护的信息平台还未达到成熟、完整的状态，应加快信息平台的构建速度，为继电保护提供全面、稳定的信息载体，以此来优化智能电网环境的保护。
2、强化信息传输
智能电网的建设范围越来越大，增加继电保护信息传输的压力，因此继电保护在未来发展中，应注重信息的强化传输，通过强化信息传输，实现分级、分层的继电保护，可以为智能电网提供优质的保护，还能营造高效率信息传输的保护环境。强化继电保护中的信息传输，还能促进继电保护的信息共享，满足智能电网环境的需求。
结束语
智能电网环境下的继电保护，承担着电力系统智能化的多项保护工作，而且受到智能电网环境的影响，继电保护的运行发生明显的改进，朝向更为安全的方向发展。继电保护在智能电网的环境内，存有诸多信息流通，为智能电网提供可靠的保护条件，促使智能电网能够更安全、更稳定的发展，为电力系统提供优质的电能服务。
参考文献
[1]付超.智能电网下的继电保护技术分析[J].企业技术开发，2013，28：44-45+59.
继电保护智能设备内部建模方法 篇4
采用面向对象建模技术的IEC61850标准将变电站的各种功能抽象为数据对象,并将这种数据对象按照智能设备(服务器)、逻辑设备、逻辑节点、数据和数据属性的树状结构进行描述[1]。适应这种面向对象设计的智能设备是基于变电站配置描述语言(SCL),即:IEC61850-6部分所规定的内容,来实现互操作性[2,3]。智能设备作为服务器具有网络通信、解释配置信息、响应自描述信息等功能。因此基于数据库的站级设备,可以识别和配置不同的智能设备,不同的智能设备之间也能够根据配置信息交换数据。智能设备内部的数据交换,也可以参照面向对象的方法来实现。但由于运算和存储能力的区别,一般的制造企业会更倾向于使用面向程序的自定义数据格式,以满足效率和空间的要求。本文将讨论一种基于数据库的智能设备内部建模方法,并以元件保护为例给出部分具体方案。
1 继电保护设备的描述
1.1 面向对象的保护设备
保护设备作为变电站一种特殊智能设备,按照面向对象设计的观点,一般包含多个逻辑设备[4]。以元件保护为例,传统的变压器保护或母线保护由模拟量采集、开关量采集及控制、保护算法和人机接口等功能构成,它们可以称为逻辑设备。新型的分布式母线保护是基于间隔保护和中央控制单元构成的,它将上述一系列逻辑设备分配到不同的智能设备当中,因此也体现了逻辑设备对象存在的客观性与独立性。图1为智能设备的对象表示,图2为由多智能设备构成的分布式母线保护。
由图2可见,分布式母线保护由面向间隔的智能设备和完成母线保护功能的中央处理单元组成。它们分别包含特定的逻辑设备,如:控制(分布在间隔中),保护(间隔设备为当地功能、中央处理单元为母线保护功能)、采集(可能包含在分布的间隔智能设备中,也可能为单独的采集设备)及人机接口。同样集中式保护(图1)也包含了所有这些逻辑设备。因此,保护设备作为一种特殊的智能电子设备,具有相对固定的逻辑设备对象,针对这些逻辑设备设计的配置软件,能够完整定义智能设备的内部模型。
1.2 保护设备的硬件构成
基于网络的保护设备需要实现网络通信、人机界面和保护算法等功能,这些功能在实时性和软件系统上存在差异,一般需要多颗CPU(或多核CPU)配合完成。例如使用偏重于通信的PowerPCTM、适合实时计算的DSP和侧重于显示的其他MCU来共同完成通用保护设备硬件平台设计。保护设备的硬件平台限制了其内部数据交换的方法和效率,如:多CPU的保护设备如果使用并行数据交换将效率优于串行数据交换;而双核CPU由于存在共享的存储空间、丰富的外设将更大限度地提高数据交换的效率。因此基于不同硬件系统的保护设备其内部建模方式也定不相同,内部数据交换效率越高,建模越简单;数据交换效率越低,建模越复杂,但会提高软件的可移植性。
图3为典型的继电保护智能设备内部构成。其中多CPU之间的配合可以采用以太网、高速的串行总线或并行数据交换(如图3中的双端口RAM)。
1.3 保护设备的软件流程
保护智能设备的软件可根据不同的实时性进行结构划分,参考IEC61131的相关规定,将同等实时性的任务按照程序组织单元(POU)进行划分,而程序组织单元之间的数据交换即为内部建模的关键点,它决定了数据流的通畅以及程序接口是否合理且易于实现。以图3所示硬件系统为基础实现的保护智能装置其程序组织单元可以进行如下划分:
图4中POU1代表实时性较高部分,一般由DSP完成,它是保护装置的实时数据源;POU3、POU4将通过数据接口访问POU1形成的实时数据;POU2产生的继电器定值数据与其他几个程序组织单元产生接口关系。
由于平面顺序表格最适于程序处理,因此最终的保护软件将以一系列的表格为数据接口格式,来定义程序组织单元之间的链接关系。
综上所述,内部建模就是将保护智能设备外在的对象描述映射到其内部各个程序组织单元之间的接口关系。由此我们可以设计1)按照对象描述的配置软件;2)严谨的、可变长度的内部程序组织单元数据交换格式;3)由对象描述到数据交换格式的映射。
2 基于数据库的配置软件
2.1 配置软件的基本元素
文献[2]给出的是基于IEC61850-6 SCL模型的配置器的设计与实现,它讨论的是站级设备与智能设备之间互操作性的问题。而基于数据库的智能设备配置软件对外可以形成符合SCL的自描述文件,对内产生不同的顺序表格引导程序组织单元交换数据。因此,该配置软件的输入信息应该是不同的对象,这些对象可以是预定义的逻辑设备,也可以是由多个逻辑节点组合的逻辑设备。对象的组织程度越高,配置就简化;对象划分越注重细节,配置就越灵活。
以传统元件保护为例,图1列出了它包含的逻辑设备,其中LD1是模拟量输入,LD2为保护功能,LD3为人机接口,LD4为开关量控制。显然LD1,LD3,LD4具有一定的通用性,对于LD1我们只需要对现有逻辑节点进行描述,如TVTR的数量、顺序、每个模拟量通道的变换系数、单位等特性,而无须增加更多的逻辑节点。与LD1相似,LD3,LD4具有相对固定的逻辑节点,因此配置软件对这部分应该以逻辑设备为模版(类描述)进行对象组织。LD2逻辑设备为保护功能,由于保护需要适应现场不同的需求进行不同的调整,如增加某些逻辑节点(过流段数、闭锁条件等),因此,此时配置软件要能够灵活使用逻辑节点作为基本对象。保护逻辑节点模版和其他逻辑设备模版将分类保存在数据库中的对象表中。配置软件则可以按照规则创建新的逻辑节点模版或逻辑设备模版。
2.2 多用途的数据库与配置软件
配置软件除定义智能设备之间交换的信息格式、内容以及内部数据交换格式外,它还可以为外部调试软件和其他较早使用的通讯规约(如:IEC60870-5-103)提供点表。图5为配置软件及统一数据库的示意图。
3 数据交换表实例
3.1 模拟量采集
模拟量采集设备由系统节点LLN0,LPHD1及TCTR,TVTR及MMXU等逻辑节点构成,这些逻辑节点的数据和数据属性由IEC61850-7-4给出定义。为了适应智能设备内部的数据接口,配置软件将逻辑节点对象的数据分配到不同的表格当中。如:由TCTR,TVTR导出模拟通道表,其中包含顺序、通道系数、补偿等信息。而MMXU也会根据TCTR或TVTR的输入产生新的计算模拟通道(如继电保护常用的序分量计算或变压器保护的角差转换等),因此无论是由采集产生的模拟通道还是计算得来的通道将统一存放在模拟通道表中并按照类型和指定顺序进行排序。我们利用模拟通道表的顺序索引生成录波通道表、各种幅值计算表(如离散傅立叶变换得到的各次谐波算法),它们分别是模拟量录波节点RADR和测量节点MMXU所描述的内容。
由图6可见,一个模拟量采集逻辑设备中的逻辑节点对象在保护智能设备中是以多个平面顺序表格进行描述的。一个对象可能对应多个表,同时,一个表格中也可能包含多个对象的信息。因此,智能装置内部建模是面向程序模块的,而不是面向对象,它的目的是定义严谨的程序接口以提高运行效率、节省空间。
3.2 保护功能
保护功能设备所包含的保护逻辑节点可以用定值表、动作信息表、信号表及变位事件表等数据表格构成。保护设备从外在进行观察是以对象的形式存在的,添加或删除任何逻辑节点将自动向上述表格中增加记录。而智能装置内部则全部用顺序表的索引来指示或保存逻辑节点的数据信息。
3.3 人机接口
保护设备的定值表、MMXU的测量值都需要在人机界面上进行显示,XCBR或XCWI的状态也可能需要通过人机的方式进行监视或控制。因此,人机设备将关联更多的描述表格,如:定值表、录波表、模拟量显示表、开关量表等用于设置、监视和控制的表格,这些表格来自不同逻辑设备中的逻辑节点对象,而不局限于人机设备,也就是说在人机设备接口格式固定的前提下,增加或删除某些设备的逻辑节点将直接影响人机设备的数据设置。
人机接口的界面显示也是一个重要问题,通过增加人机逻辑节点IHMI的数据和数据属性实现界面显示的自动配置。如:增加底图、帧显示顺序表、帧数据表等描述,他们不必要出现在智能设备之间的交互信息中,只是作为智能设备自身使用的信息存在。
4 结语
从面向对象的保护智能设备外在特性来说,它具有完善的自描述性和互操作性,而智能设备内部的数据组织必须满足智能设备的硬件结构所提供的最大效能。出于空间和效率的考虑必须将智能设备的对象描述映射为平面顺序表格的接口描述。因此,分析不同对象间的关联与约束以及程序组织单元间的联系,是内部建模必须要考虑的问题。不同的硬件结构、不同的软件思想将产生不同的智能设备内部模型,使用本文的方法可以帮助智能设备设计者合理地建立这种内部模型。利用本方法设计的配置软件将提高继电保护智能设备的开发效率。
摘要：讨论了一种面向对象的继电保护智能电子设备的内部建模方法。利用配置软件将智能电子设备的对象描述映射为面向程序模块的平面顺序表接口描述,配置软件的设计是基于对象之间的关联与约束及程序组织单元之间的关系来实现的。最后,以一个元件保护的内部建模为例,进一步说明了本文所提出的方法。
关键词：继电保护,智能电子设备,建模
参考文献
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智能继电保护 篇5
摘要：随着社会经济的不断发展和人们生活水平的提高，人们对用电质量提出了更高要求。继电保护质量可以保证整个电力系统的正常运行。目前，在继电保护中，电器工程智能系统得到了广泛应用，保障了整个供电系统运行的稳定性和安全性。因此，在继电保护中应用电气工程智能系统具有重要的意义。
关键词：继电保护;电气工程;智能系统
1继电保护发展状况
随着电力系统的不断发展，继电保护的影响因素越来越多，因此对其提出了更高的要求。同时，科学技术的发展，进一步提高了继电保护的技术水平，如通信技术、电子技术以及计算机技术等。自我国成立至今，继电保护主要经历了如下几个阶段。第一，建国初期，我国继电保护系统的实际功能已经较为完善，系统包括很多方面的内容，如设计、研究、制造等，进一步促进了我国继电保护技术的发展。第二，20世纪80年代，继电保护迅速在晶体管理方面取得了巨大成就，尤其是由南京自动化设备厂和天津大学共同研发的500kV晶体管的方向高频保护，直接应用在500kV线路上，进一步促进了继电保护技术的发展。第三，20世纪90年代初，我国继电保护技术的发展非常迅猛，尤其是在1991年由南京电力自动化研究院开发研制的微机线路保护装置，还有1993年由南京电力自动化设备厂和天津大学共同研发的微机相电压补偿方向高频继电保护装置。上述两种装置区别较大，主要体现在原理、微机线路、机型等方面。虽然优势不同，但是两者发挥的作用都是优化质量和保护基本性能。
2智能系统的结构和内涵
继电保护技术不但可以保证电力网络的质量，还可以保证相关设备的.监测质量。随着时代的不断发展，各个领域开始高度融合，继电保护正在快速进军各个领域，如通信一体化、智能化、控制测量等。电力系统中继电保护管理系统的主要用途是对继电保护专业管理设计的数据资料和图档文件等进行归类、查询、录入等操作。继电保护装置既需要保护对象的实际运行信息，又需要关联设备的运行信息，同时为了可以迅速隔离故障，防止发生大面积停电故障，需要确保能够准确判断发生故障问题的原因，还应该确保在极少数人工干预下顺利进行实施[1]。通过不断优化，电网的结构演变为智能电网。为了达到人们日常生产生活的实际需求，交互式供电和分布式发电对继电保护提出了更严格要求。为了能够长期立足于信息技术和通信技术的可持续发展，既要不断探索新的保护原理，又要全面普及数字化技术。另外，要实时监控有关设备运行的实际状况，比如采用传感器发电、配电、供电等关键步骤，同时进行全面分析。上述信息有监控保护功能且能够改进保护定值，还可以通过分析得出所有设备的实际运行情况。
3继电保护中电气工程智能系统的应用分析
如今，电子技术和信息技术可以保证继电器保护装置的操作性能和安全性能，实现了简单操控人性化设计。特别是随着智能电网的快速发展，我国电能传输规律发生了重大改变。智能电网和传统电力系统，因为信息化和数字化本身的实际特点产生了较大差异，但只要不断加强相关研究，就能顺应时代快速发展的需求。一般而言，继电保护通过数字化技术保证保护性能的提高，同时提高安全自动装置性能。第一，采用数字化能够有效提高保护性能，具体体现在不断提高传感器输送系统功能和降低电力系统发生事故的几率。第二，加强研究提高安全自动装置的性能，能够有效控制和操作对象，然而第二次保护会降低其控制时间，而全自动安全控制设备信息的主要来源可以通过网络联系提高其性能。为了防止发生大面积停电故障，需要通过先进的相关测量技术，准确做出安全预警。在电力系统中，继电保护技术得到了广泛应用，可以有效降低电力事故发生几率，保证电力系统运行环境的安全性和合理性。在电力保护系统发生比较严重的故障前，可以迅速传递报警信息。同时，继电保护装置可以有效隔离故障区域，并有效修复受损电力设施。基于这种情况，该系统充分显示了智能电网的实际发展情况。实际工作中，为了能够有效解决输电线路的超负荷问题，可以采用连接超负荷跳闸系统的方式[2]。
4提高智能变电站继电保护系统可靠性的具体对策
4.1做好过程层中的继电保护
尽快实现迅速跳闸功能，可以全面保护电器设备，如变压器、输电线路等，同时可以大大降低电力系统处于运行状态时的风险，保护电力调度系统。一般情况下，如果主保护定值出现较小波动，电力系统正处于运行状态时会发生相应变化，而继电保护不会发生任何改变。在智能变电站中依然存在很多一次设备，因此需要明确区分开关设计上的硬件，并给予独立保护，使其既可以保护变电站的母线，又可以保护输电线路。输电线路应进行独立采样并通过不同的开关电流实现，调整时可以利用主保护的通信口实现，从而全面掌握系统电流。另外，继电保护过程中，为了能够准确定义智能变电站中的变压器和母线保护，可以采用多端线路保护来同步采样站内的保护装置。采样过程中，一定要在变电站主站采样基础上进行调整，以保证采样数据的可靠性和适用性。
4.2做好间隔层中的继电保护
只有保证继电保护系统的可靠性，才可以做好间隔层中的继电保护。同时，应该在变电站继电保护系统中应用双重化装置，以集中配置后备保护。后备保护系统不仅可以保护开关，还可以保护变电站后备设备，同时可以保护对端母线和相邻范围内的相连线路，在后备电流的基础上，准确判断电网在运行过程中的故障，并可以制定出有效解决跳闸问题的措施。另外，后备保护系统不仅可以集中配置全部电压等级，还可以通过调整技术适应电网运行的实际情况。此外，可以根据实际的电网运行情况制定相关的运行方案，同时全面分析站内的电网系统，从而选择最合理的运行方案，以保证智能变电站的继电保护功能[3]。
4.3增加系统的冗余性
加强优化系统的冗余性需要从以下几个方面着手。第一，通过借助以太网交换机中的数据链路层技术实施监控变电站自动化，同时可以通过多种模式实现不同的目标。第二，按照网络构架的实际需求，通常由三个基础网络构成，从而可以有效提高变电站继电保护系统的可靠性。总线结构可以采用交换机达到数据信息传输的目的，从而大大降低接线，但冗余度较差，要想提高敏感度需要延长时间。第三，由于总线结构和环形结构相似，在其环路上任何一点都可以提供不同程度的冗余。如果将它和以太网交换机有效结合，可以出现管理交换机。在继电系统运行中，该结构不但可以提供物理中断的冗余度，还可以将网络重构控制在合理范围。不过，环形结构也存在一定弊端，如收敛时间等。如果收敛时间较长，将无法迅速完成任务，从而严重影响系统重构。第四，星型结构是一种等待时间较短的结构，得到了广泛应用且没有冗余度。在运行过程中如果主交换机发生故障，会严重影响信息的传送，且可靠性较低，不利于推广。所以，在选择继电保护系统网络构架的过程中，应结合实际情况，衡量各架构的优缺点，然后选择最佳的网络构架，从而大大提高继电保护系统的可靠性。
5结论
我国电力系统中的继电保护技术经历了不同阶段，随着电力系统的飞速发展和通信技术、计算机技术的不断完善，促进了继电保护技术的发展。如今，我国继电保护技术已经实现了人工智能和数据通信一体化，扩大了应用范围。
参考文献：
[1]周伟，陈烽，刘小平.继电保护中电气工程智能系统的应用[J].科技创新与应用，，(34)：206.
[2]刘丁辉.电气工程智能系统在继电保护中的应用[J].科技经济市场，2014，(12)：11.
智能变电站继电保护调试技术研究 篇6
关键词：智能变电站继电保护调试技术；研究分析；技术现状
引言
随着现代化生活的不断向前发展，在当今的社会之中电能逐步的成为了人们生活中不可或缺的重要能源，并且广大人们的工作和生活越来越离不开电能。随着今后科学技术和相关经济建设水准的不断增强，人们对于电能的需求将有巨大的提升。所以相对应的智能变电站也就出现了，与传统的变电站相比较而言，智能变电站技术标准更强，并且有着加强的先进性和安全性，工作开展更加具有效率。但是，随着当前智能变电站继电保护调试技术不断向前发展，工作之中的问题也不断凸显出来，故在今后还应当对智能变电站继电保护调试技术进行重点的分析，对其中的重难点以及需要重点把控的部位进行深层次的研究，以实现工作的不断创新和深化改革。
一、智能变电站继电保护调试技术工作要求分析
加强对智能变电站继电保护调试技术相关工作的要求分析，是开展有关项目的核心环节，应当加以重视和深刻的研究。随着现代化生活的不断向前发展，在当今的社会之中电能逐步的成为了人们生活中不可或缺的重要能源，并且广大人们的工作和生活越来越离不开电能。在智能变电站继电保护调试技术发展之中应当培养基本的意识，在当前电子自动化的工作进程之中之所以出现严重的问题，其中一个相当关键的原因是缺乏必要的安全意识思想，故在调试工作开展进程中需保证广大工作人员均树立起健全的施工原则，树立起安全第一的工作准则，注重其中每一个细小环节的工作，将预防和控制作为智能变电站继电保护调试技术研究过程之中的核心工作，真正意义上做到防患于未然，在具备了充分的安全意识思想前提基础之上还应当将观念自然的转化至工作应用之中，注重对以往工作经验的借鉴，并且对出现的问题进行系统性的分析，认真的进行归纳和总结，以明确智能变电站继电保护调试技术的难点和原则所在，明确今后工作开展的主要方向。对于出现的问题应当及时的制定方案及时解决，且严格按照制度进行管理。最后，由于当前我国的智能变电站发展相当迅猛，技术革新较快，故还应当保证对工作人员提出极高的工作要求，在实践工作之中应当树立起严肃的工作作风和工作态度，认真的进行总结和归纳，定期的对电力设备进行检查，以保证设备的稳定运行。
智能变电站和传统的变电站相比，在设备的连接方式、通讯标准以及设备接口、网络构架等层次之中均有着重大的差别，进而有着更高的安全性标准、更高的技术含量。需要注意的是智能变电站之中的软件条件和硬件条件与传统变电站相比均有了巨大的提升，故其发展是今后的必然趋势。
二、工厂调试
内容包括：（1）设计单位提交虚端子图、光缆连接图、同步时钟对时图、遥信点表等设计成果；（2）集成商根据虚端子图进行全站SCD文件配置、搭建全站站控层与过程层、定义全站遥信点表与远动点表数据库、定义全站主接线图与间隔细节图、配置IED的CID文件、命名各装置名称与断路器编号、将全站SCD文件导入五防服务器、将全站SCD文件导入网络报文分析仪与故障录波装置等。
三、现场调试
根据上文针对当前智能变电站继电保护调试技术之中工厂调试工作进行系统性的研究可以明确工作开展的基本理念。下文将针对智能变电站继电保护调试技术中现场调试技术进行集中性的探讨，以更好的促进项目向前稳步发展。首先在安装保护装置之前应当加强检查，重点的检查仪器设备损坏情况、设备之间的连接情况等等。同时还应对质量报告进行系统性的分析，认真的研究相关数据文件，严格的按照標准化的程序进行操作和管理。强化工作流程中的有关标准，明确不同检测方式之间存在额差别和其中的联系。
第一步，按照要求安装电气设备；第二步，让变电站现场调试人员组成工作小组并制定现场调试策划方案；第三步，进行数据收集、整理和记录并将这些数据上交相关部门；最后，可以进行带负荷的调试试验。
主要的检验测试方法有两种：第一种是常规微机保护测试仪结合模数转换装置进行校验。第二种是采用全数字化测试仪进行校验。利用全数字化测试仪产生的数字信号直接输入到数字化继电保护装置中，第一种检测方法由于转换过程较长，需要较长的消耗时间，因此存在少许的滞后而导致的数据误差，些许误差也对检测结果有一定影响，而第二种方法却不存在这种误差，所以第二种方法将会普及与取代第一种检测方法。 故在今后还应当对智能变电站继电保护调试技术进行重点的分析，对其中的重难点以及需要重点把控的部位进行深层次的研究。
四、结束语
总的来讲，智能变电站继电保护调试技术的建设和创新改革意义重大，在实践之中不仅应当明确工作的具体要求同时还应当加强现场和工厂的同步调试，正如上文所分析到的，随着当前智能变电站继电保护调试技术不断向前发展，工作之中的问题也不断凸显出来，故在今后还应当对智能变电站继电保护调试技术进行重点的分析，综上所述，根据对当前智能变电站继电保护调试技术的重难点等进行集中性的研究，从实际的角度着手对相关技术的现状和发展的核心思想理念等进行了集中性的 分析，旨在以此为基础真正意义上增强技术的建设水准，使得我国智能变电站的发展可以与时代的建设维持同步的标准。从本质上加以分析加强继电保护技术的调试是当前智能变电站建设过程之中的核心环节，故应当对工作引起高度的重视。
参考文献：
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[3]高翔，张沛超.智能变电站的主要特征和关键技术[J]. 电网技术. 2006（23）
面向智能电网的继电保护系统重构 篇7
随着市场化改革的推进、气候变化的加剧,环境监管要求日趋严格,可再生能源等分布式发电资源数量不断增加,智能电网概念应运而生,其目标是利用先进的技术容许绿色可再生能源顺利接入电网,提高电力系统的能源转换和传输效率,确保供电质量和更高的可靠性[1,2,3]。智能电网通常具有如下特点[2,3,4,5]:①自愈和自适应;②安全稳定和可靠;③兼容性;④经济协调,优质高效;⑤与用户友好互动。其中自愈和自适应是要求可以实时掌控电网运行状态,在尽量少的人为干预下实现快速隔离故障、自我恢复,避免大面积停电事故的发生。对继电保护系统而言,就要求其能够自动适应一次系统因分布式能源接入而出现的多变的运行方式,更要求继电保护系统自身出现隐藏故障时也能做到自诊断及自愈,以避免连锁故障的发生。
事实上,为适应电力系统的发展要求,继电保护在提高自身适应能力方面已进行了大量研究。自适应保护在20世纪80年代被提出,其主要目标是根据电力系统运行方式、拓扑结构和故障类型的变化而实时改变保护动作特性或定值,以使继电保护系统尽可能地适应电力系统的各种变化,具有期望的动作灵敏性和可靠性[6,7,8,9]。但已有的关于自适应保护的研究局限于根据实际系统反馈回来的信息,重新计算和调整保护定值,只能达到有限的自适应,也不能满足分布式能源接入电网的要求。近年来提出了广域保护的理论和技术[10,11,12,13],利用电力系统多点的信息,对故障进行快速、可靠、精确的切除,同时分析故障切除前后电网潮流分布和拓扑结构的变化对系统安全稳定运行的影响,并采取相应的控制措施,提高输电线可用容量或系统可靠性,因此可同时实现继电保护和控制功能。由于其作用的范围更广,因此广域保护系统自身的可靠性将对系统产生更大影响。
尽管目前继电保护系统的可靠性已达到较高水平,但由继电保护系统隐藏故障导致的连锁跳闸和大面积停电事故仍时有发生。文献[14,15,16,17,18]对继电保护装置和系统自身的隐藏故障问题进行了研究,提出了隐藏故障的评估和诊断方法。但对于如何有效地在线处理继电保护系统的隐藏故障却未进行深入研究。
智能电网中建设高级的信息传输平台是其主要任务之一,据此可利用更丰富的信息使继电保护装置和系统具有自适应、自诊断和自恢复功能。为此,本文将为适应电网结构和电源结构变化进行的继电保护配置重组,以及在继电保护系统自身故障后利用健康资源重新组成新的保护系统的过程称为继电保护系统的重构。本文分析了继电保护系统的重构需求,提出了继电保护系统重构的通用模型,给出了重构示例,指出了需继续深入研究的问题。
1 继电保护系统的在线重构需求
近年来继电保护系统在通信和信息处理技术的支撑下,通过采用双重化配置带通道的电流差动和方向比较原理的保护装置,主网保护动作可靠性得到了很大提高,但随着对继电保护系统可靠性的更高要求以及分布式能源的大量接入,继电保护面临的主要问题有:
1)目前继电保护的结构是一种刚性结构,联接方式、保护对象、适应的网络条件均是预先设定,自适应能力弱,适应一次系统的变化能力弱。
以图1所示系统为例,其中线路B1装设的带通道的纵联保护由差动保护装置P11和P12及通道T1组成,线路B2类似。纵联保护能区分被保护元件区内及区外故障,可瞬时切除区内故障。
当保护系统遇到类似2008年冰灾等突发性故障导致的通道T1失效时,现有保护系统往往还不能自动寻求新的信息通道以重新恢复该线路的纵联保护功能。
2)继电保护系统故障(包括隐藏故障)带来电网大面积停电的风险依然存在。现有继电保护虽然能对一些元件失效进行在线自诊断,但尚不能自动转移或恢复其功能。例如当微机保护装置自检到某个芯片故障时,只能选择报警,而不能寻找替代元件。在采用双重化配置的情况下,虽然一套保护装置故障不必马上停运一次设备,但保护系统的整体可靠性却大大下降。
3)目前的配电网络以配置三段式电流保护为主,在多点接入分布式电源(DG)后,不仅要求继电保护既适应单向潮流又适应双向潮流的运行方式,还要求更快的动作速度、更高的可靠性和灵敏性。
以图2所示配电网中接入DG为例,原有配电系统不再是单侧电源,在d1点发生故障时,系统和DG同时向故障点提供短路电流,DG的接入增加了流过保护2和保护3的短路电流,可能会使保护2处的电流速断保护范围延伸到下一条线路,从而使速断保护动作失去选择性。而当相邻馈线发生故障时,DG提供的反向短路电流有可能导致保护1误动作从而中断非故障线路的正常供电。
由于DG的随机性,难以通过调整保护整定值的方式做到DG接入的自适应,可能需要在DG接入时启动相适应的继电保护系统,而在DG退出时恢复原有继电保护系统。
由上可见,现代电网的发展要求继电保护系统具有更大的灵活性和可靠性,其主要功能体现在:
1)继电保护的整定值自适应电网运行方式的变化;
2)可在线配置(启动或停运)继电保护设备以自适应电网结构的变化;
3)对继电保护系统内元件的状态进行在线诊断,识别自身的显性或隐藏故障;
4)在继电保护元件或装置失效时,能自动寻求替代元件或替代系统,以重新恢复其功能。
由上可见,为适应电网电源结构和运行方式的变化以及继电保护自身故障后的自恢复,均要求对继电保护资源进行重新组合,通过继电保护系统的重构满足一次系统的要求。
2 继电保护系统重构方法
2.1 继电保护系统重构准则
继电保护系统的重构应满足下述原则:
1)功能完整性
通常重构后的继电保护系统应达到或超过原有的保护系统的功能,同时允许紧急情况下对某些功能(例如保护动作速度、选择性)的降阶或解除,以满足系统最低安全指标。
2)重构的快速性
由于一次系统一刻也不能脱离继电保护,因此继电保护系统自身的重构应快速有效。在有多套保护需要重构时应在维持最低功能的前提下选择分步实施或同时实施策略。
3)重构的可靠性
继电保护重构时要重新选择设备组合,所构建的新系统必须保证可靠性指标满足要求。
4)重构的经济性
继电保护系统的重构需要对设备资源进行重新划分,因此在保证可靠性的同时应尽量减少对资源的占用。
2.2 继电保护重构通用模型
如前所述,继电保护重构是对继电保护资源的重新组合,包含了资源、对资源的组合实现以及如何组合这3个核心要素。
1)继电保护资源
根据继电保护系统的组成,可将传统的继电保护系统划分为不同的功能元件的集合,例如可将继电保护系统分解为互感器、信息通道、测量及比较元件、执行元件、操作电源等功能元件。
继电保护系统内的资源往往可以共享,特别是数字化变电站,其开放、共享的结构特点为资源的多种组合及利用提供了方便。
2)继电保护资源组合的实现
对继电保护资源组合的实现是指按给定原则对继电保护内部元件进行重新连接或对内部信号进行重新分配的过程。传统继电保护元件难以满足重构要求,而数字化元件则较易实现。例如,电磁型电流互感器的输出采用固定连接方式,难以在线改变其连接关系,而光电/电子式电流互感器(OCT/ECT)的输出则可通过网络交互实现再分配。
3)资源组合的方法
如何实现继电保护资源的重新组合,是实现继电保护重构的关键。需要根据一次系统的信息、继电保护装置状态诊断的信息进行综合决策。
根据上述3个核心要素,建立继电保护系统重构模型如图3所示,可分为功能元件层、状态检测及重构执行层、协调决策层。
许多变电站的继电保护功能元件的集合定义为继电保护重构所需的功能元件层。
状态检测及重构执行层由信息采集及分析决策计算机构成,主要完成对各个继电保护元件的状态信息采集,根据所收集的信息进行状态诊断,由此确定故障或异常元件,并确定其替代元件等重构方案,再将重构命令下达给各功能元件。本层可按电网的拓扑结构设置多个区域决策处理中心。
大多数情况下,区域决策处理中心的计算机可满足本区域的继电保护重构决策要求,当涉及跨区信息时,则可由协调决策层的计算机进行信息交换并进行协调。
2.3 继电保护系统重构举例
图3所示的重构模型中,对任意元件ej,总可以找到(或设置)其替代元件ej′,当监测到ej失效或不适合现有网络结构时,通过协调决策层分析,由重构执行层实现对ej的替代,达到继电保护系统重构目的。
为方便理解继电保护的重构思想,针对几种典型状况举例如下。
1) 通信回路失效的重构
以图4所示输电线路电流差动保护系统为例,为简化,首先将该电流差动保护系统分解为保护装置和信号通道2部分。其中P11和P12为线路L1两端电流差动保护装置;P21和P22为线路L2两端电流差动保护装置;P31和P32为线路L3两端电流差动保护装置。相应信息通道分别定义为元件T1,T2,T3,包括端机、光缆等信息传输设备。
重构方法:在每一变电站设置信息交换设备T12,T13,T23,当状态检测与重构执行层检测到某一保护通道例如T1失效时,启动信息交换命令,让线路L1的保护信息通过健康通道T2,T3传输。重构过程示意如图5所示。
2)保护装置硬件失效的重构
以数字化变电站为例,当数字化变电站中某一间隔的OCT/ECT失效且不能立即停电维修时,出于系统安全的需要,希望继续维持对该线路的保护功能。虽然220 kV及以上输电线路采用双套互感器、双套保护配置模式,但是由于某种共性原因,2套互感器仍有同时失效的可能。以图6网络为例,根据克希霍夫电流定律有:
i1+i2+i3=0 (1)
式中:i1,i2,i3分别为支路L1,L2,L3的电流。
任一回路的电流量可通过其他回路的电流量计算得到。这意味着当某一回路的OCT/ECT 失效时,可用其他回路的电流来间接获取失效回路的电流[19]。
假设L2互感器失效,可通过将L1和L3互感器的电流送至L2对应的保护装置即可替代L2。互感器故障后重构示意如图7所示,图中:互感器表示OCT/ECT及其合并器;P表示各间隔的继电保护装置。
3)功能重构
如前所述,在DG接入配电网时,将改变配电网潮流和短路电流的分布,由于DG的出力波动太大以及接入与退出频繁,设置一组整定值或配置一种保护装置可能难以满足不同工况下的保护要求,因此可考虑设置多种保护装置以及多套保护定值,通过切换重构方式确保继电保护所需要的保护灵敏度和可靠性。
设某种一次系统状态下的保护配置为:
fi={ei,…,ej} (2)
fi为一组保护功能元件及其相应整定值的集合,当一次系统结构改变,可通过协调改变保护配置方式或保护整定值构成新的保护系统,即
fi′={ei′,…,ej′} (3)
根据一次系统的拓扑及运行参数的改变动态计算整定值并在线下传给保护装置,是体现上述重构思想的简单例示,更多情况则需根据系统N-1,N-2甚至N-M情况下维持系统安全需要在线协调重构保护系统。
3 尚需研究的问题
如前所述,在未来智能电网中,继电保护系统应具备更多的柔性和更高的可靠性,而重构是实现这一目标的必要手段。
要实现继电保护系统的重构,尚需重点研究如下问题:
1)重构的目标及准则
继电保护系统重构的目标是在保护功能无法满足一次系统安全稳定的要求时,进行结构性重构或功能性重构以重新达到满足一次系统需要的保护功能,同时也要求重构的保护系统可以满足继电保护选择性、快速性、可靠性、灵敏性的要求。
2)满足重构要求的继电保护功能单元
利用继电保护重构的思想构建满足一次系统要求的保护功能,同时也要求进行重构的保护功能单元满足重构所需的信息开放及信息接口要求。
3)继电保护功能元件的状态诊断
实现对保护单元和系统的异常状态识别及其隐藏故障诊断,不仅可发现继电保护单元的硬件失效、动作行为错误等异常或故障情况,还可诊断多个保护单元相互协调构成的保护系统(例如广域保护)及信号远程传输通道的故障,为继电保护系统重构提供基本依据,可极大地减少或避免因继电保护系统异常或故障造成的电网事故扩大事件,大大提高电网的安全水平。
4)重构的协调及决策方法
继电保护重构是在无法完成原有保护功能或由于电网结构变化使原有保护不能满足要求的保护功能时,对继电保护元件、通信设备和链路、整定值、控制输出回路要素进行调整。协调决策层是实现重构的关键,协调决策的有效性、快速性、可靠性问题还需深入研究。
4 结语
本文在总结现有继电保护的体系结构基础上,提出了满足未来智能电网要求进行继电保护系统重构的设想,提出了实施继电保护重构的3层模型,举例说明了重构的含义及方法,并指出了尚需重点研究的内容。
智能变电站继电保护技术探究 篇8
随着继电保护技术的不断发展,为了解决传统变电站在信息互操作、信号传输、自动化水平等方面存在的不足,基于IEC61850协议的智能变电站逐渐兴起,成为变电站发展的技术主流。随着世界范围内的能源逐渐枯竭,以绿色、环保、数字化为特征的智能电网技术兴起,给智能变电站的发展带来了巨大的机遇。本文将结合工作实践,浅谈智能变电站的继电保护技术。
1 智能变电站技术概述
智能变电站是指变电站在信息的采集、传输、处理、输出过程中,全部实现了数字化。其基本特征为:设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化。图1为智能变电站的结构示意图。
与传统变电站相比,智能变电站集中体现了一次设备智能化和二次设备网络化,有利于变电站在设计、建设和运行方面成本的降低。同时,光电互感器和智能断路器的应用,解决了传统变电站的电磁式互感器的饱和问题,光缆的使用也解决了传统变电站的电磁兼容和交直流串扰问题。可以说,智能变电站技术是在传统变电站基础上的一次飞跃。
图I中,智能变电站主要分为站控层、间隔层和过程层。站控层和间隔层基于IEC61850通讯协议,实现数据共享,而过程层则以可靠和稳定为首要目标。间隔层设备,也就是智能变电站的二次设备,即为本文要讨论的继电保护技术的应用之处。
2 智能变电站继电保护技术的特征
2.1 系统建模的标准化
IEC61850协议的产生,使得保护有了统一的建模标准、统一的信息模型和交换规则。建模标准化的实现,不仅有利于变电站自动化功能的提升,还使得保护的ICD模型在语法和定义上实现了标准化,所有的保护基于统一的平台进行通讯,提高了设备的互操作性。此外,由于变电站内的一次设备和二次设备使用了统一的建模标准,使得站内的继电保护设备与控制中心可以进行无缝通信,从而完成了变电站信息的高速传递和共享。同时,基于XML的变电站配置语言SCL(Substation Configuration Language)的使用,也简化了系统的维护、配置和工程实践。
2.2 数据采集的数字化
智能变电站与传统变电站的一大区别,就在于智能变电站在电流和电压的采集环节使用了数字化的电气量采集系统以及光学互感器或电子式互感器。图2为全数字化保护的系统结构图。如图2所示,变电站一次设备的电压、电流等电气量,通过智能变电站的光学互感器或电子式互感器进行采集,再通过合并单元统一进行数据合成,合并器接收通过多路采集器送来的采样信号,并进行汇总,通过网络介质上送保护装置,提供多路数据输出,节省了大量的电缆,实现了一次系统和二次系统的电气隔离,且电气量的测量范围大,测量精度也较高,实现了信息的集成化。采集器与合并器以及合并器之间,通过合并器来完成全站的数据同步。
2.3 设备操作的智能化
在智能变电站的设备操作中,随着电力电子技术和微机算法的不断进步,新型传感器不断出现,设备操作实现了高度智能化。首先,微机技术的进步提升了继电器的控制技术,电力电子技术的发展为断路器的执行机构带来更优异的性能,智能变电站的智能设备性能远远高于传统变电站的常规机械机构的设备,可以实现对跳闸和合闸角度的控制、过程的控制,在故障时能够快速动作,并减少暂态过程中的直流分量和谐波。在设备的控制方面,设备自身的微机芯片可以直接对断路器设备运行进行处理,并具有独立的执行功能,将不再依赖于站控层的控制。此外,设备自身还具备自检功能,可以及时发现自身缺陷并给出报警,为变电站的状态检修提供有效信息。
2.4 系统结构的紧凑化
与传统变电站相比,智能变电站的保护具有体积小、重量轻等优点,紧凑的结构使得保护可以进行优化组合和布置。例如,在一些高压变电站中,继电保护和测控装置,以及故障录波和安全自动装置可以实现智能电子装置的“近过程化”(process-close)。而在中低压变电站,可以直接将继电保护装置小型化,紧凑安装在开关柜上。
2.5 信息交互的网络化
在智能变电站中,变电站的继电保护设备可以全部使用高速的网络通信,而不再使用常规变电站常规功能的重复I/O接口,一方面,大大降低了变电站内二次回路的连接线数量,提高了系统的可靠性,例如,对传统变电站来说,每个间隔内有200～500根二次回路连接线需要安装和测试,工作量较大,且繁琐的安装和测试容易出现错误,实现了对资源的节约;另一方面,通过以太网技术实现了数据和资源的共享,并可以使用多播技术实现将一套采样数据同时发送到保护、测控、故障录波等装置。
2.6 信息应用的集成化
在智能变电站中,由于使用了IEC61850的统一标准,继电保护装置之间消除了由于建模和系统建构差异带来的“信息孤岛”,实现了信息应用的集成化,克服了常规变电站中继电保护装置、监视设备、控制设备、故障录波装置等不同设备之间功能单一、相互独立的情况,有效解决了常规变电站硬件重复配置、信息不共享等问题。
3 智能变电站继电保护的几个关键问题
3.1 可靠性问题
由图2可见,全数字化保护的系统结构中,包含了更多的电力电子设备,如合并单元、以太网交换机、同步时钟源等。电力电子设备受到环境因素影响较大,同时还存在信息同步、电磁兼容、开关频率等影响,因此大量电力电子设备的加入将对系统的可靠性带来影响。基于此,可以多使用性能稳定的光缆,并充分利用冗余技术进行系统的自检,及时给出告警和动作信息,同时建立继电保护系统的可靠性模型,对系统可靠性进行定量分析。
3.2 安全性问题
智能变电站中的继电保护装置使用了统一的IEC61850建模标准,由于IEC61850标准是世界统一的,且公开发布,在开放的网络环境下,保护系统遭受网络攻击和信息安全威胁的风险变大,保护的安全性问题日渐上升。IEC61850规约中并未对信息安全性问题给出规定,但随后发布的IEC62351中对信息安全防护给出了相关规定和措施,为数据通信环境的安全性给出了建议。
3.3 同步性问题
智能变电站中,由于保护的信息采集实现了数字化,出现了传统变电站的电磁式互感器不可能存在的问题——数据的同步性问题,由合并单元输出的数据采样信号含有时间信息,为了避免电气量在相位和幅值上出现误差,继电保护设备应该在同一时间点上获得采样数据。所以,保护的同步性与保护的动作行为息息相关。虽然同步信号丢失后,保护仍然能够依靠主时钟的内部时钟,但采集到的数据不可避免地会出现偏差。根据保护对时间同步的需求,将智能变电站的保护装置分为3种:(1)过流和过压保护。由于保护原理较为简单,所以保护的动作行为仅仅需要输入信号的幅值正确,而不要求时间信号的严格同步,此时,一旦同步信号丢失,保护仍然能够正确动作。(2)距离保护和变压器差动保护。按照保护原理,这2种保护都需要采集信号的相位和幅值,由于所需数据来自同一个变电站,所以只需要保证站内同步,此时,一旦同步信号丢失,延迟若干时间后就应对保护进行闭锁。(3)线路差动保护和检同期装置。按照保护原理,这2种保护也要对信号的相位和幅值进行采集,而且不仅需要线路本侧数据,还需要线路对侧数据,所以所需要的信号来自不同的变电站,必须保证全网同步才能正确动作。因此,一旦同步信号丢失,应立即对保护进行闭锁。
3.4 实时性问题
智能变电站的继电保护具有较强的实时性,但基于数字式互感器的采样值传输时间由于受到合并器链路传播延时、交换机交换时延、接收器接收时延、NPI处理时延等的影响,不可避免地会产生传输误差。
数字式互感器产生采样值传输时间抖动的原因主要有合并器排队和交换机转发2种因素。合并器在收到采集器送来的数据后,要进行排队处理,在接收采集器的通信过程中存在额外的等待时间,而交换机根据性能不同也存在转发时延,即使是支持IEEE.1P的最高优先级报文,也需要对正在发送的一帧数据完成发送后,才能进行下一次的转发。
4 结语
智能电网的发展给继电保护带来了巨大的飞跃,智能变电站技术的发展使得继电保护技术在保护采样、信息传输、模型构建、保护算法等方面都发生了革新性的改变。随着国家电网公司建设“以特高压为骨架,各级电网协调发展”的坚强智能电网进程的不断推进,电网技术在智能化、自动化、清洁化的方向上不断发展,继电保护技术仍然处于不断发展和进步中,具有广阔的发展和探索空间。
摘要：概述了智能变电站技术,对智能变电站的继电保护技术特征和保护的可靠性、安全性、同步性、实时性等几个关键问题展开了探讨,以与广大同行共同交流。
关键词：智能变电站,继电保护,数字化
参考文献
智能电网对继电保护发展的影响 篇9
关键词：智能电网,继电保护,发展,影响
根据智能化变电站对一次设备如电流互感器、电压互感器、各断路器、刀闸的接口要求, 各间隔的户外一次设备都需要增加户外就地柜, 这个户外就地柜是常规变电站所没有的, 变电站建设规模越大, 则户外就地柜的数量也会越多。由于智能化变电站全站构建了基于网络, 大量的测量信息、控制命令、保护动作信息都是依靠网络传输, 特别是变电站内数量巨大的过程层设备需要接入网络, 势必导致交换机数量的大量上升, 这些过程层交换机的设备费用也比常规变电站要多[1]。其他一些诸如故障录波、GPS对时系统、直流电源系统、UPS电源系统、电能计量系统的费用与常规变电站基本相同, 在此就没有详细列出该部分设备的经济比较。
1 智能电网的概述
资讯也能透过通讯功能, 即时回传至电力公司, 使电力公司利用远端监控系统, 了解各地的用电状况, 并进行电量调配。用户端也能随时掌握自己的用电情形, 并进一步调节用电量, 达到省电效果。而根据电力系统发展趋势, 未来电价将不只是单一费率, 而会随着时间的不同有所差。所以用户透过上网查看家里的用电状况, 并依据各时段的电费选择适宜的费率时段, 有助于节省电费支出。
智能电网整合发电、输电、配电及用户用电的先进电网系统, 其兼具自动化及资讯化的优势, 具备自我检视、诊断及修复等功能, 提供高可靠度、高品质与高效率之电力, 可提升社会对供电可靠度与供电品质的要求。电力系统可分成发电、输配电与终端用户等三大部份。输配电部份是电力系统之高速公路, 将电力透过由庞大基础建设如电线杆、缆线、开关、设备与软体等由发电端送至终端用户。智能电网是将数位技术应用电力之输配电, 也就是利用资通讯、电力电子与先进材料等进行电力基础建设的现代化与最佳化。
2 智能电网对继电保护发展的影响
随着能量消耗的议题日趋受到重视, 智能电网已开始在日常生活中被应用。然而在现今智能电网的建设中, 却缺乏通用的管理机制, 也致使不同厂商所开发的智能电网设备无法互相通讯。饱和时间是指自短路开始到铁芯开始饱和所需的时间。这一时间与互感器结构、二次负荷、剩磁、非周期分量比例等因素有关。如果故障电流在饱和发生以前切除, 则电流互感器的变换误差将大为减小, 从而对继电保护的不利影响也就大为减小[3]。
但是在目前的电力通信系统中还没有一个统一的数据交换模型, 没有采用统一的通信协议标准, 各生产厂家采用内部专用协议, 这种方式造成各设备或系统间信息交换的困难, 使得电力系统内大量建成的自动化系统成为信息孤岛, 并且所使用的大部分通信规约在快速性和可靠性方面往往难以满足更高的要求。在通信层也采用一般的点到点通信模式和传统的局域网通信技术, 无法保证广域同步信息传输的快速性和可靠性[4]。
按有关规程规定, 在要求保证测量精确度的短路电流情况下, 变比误差不应超过10%, 角度误差不应超过70。这里所指的“要求保证测量精确度的短路电流”是由电流互感器二次侧所带的保护装置的性质和测量要求决定的。例如, 对于电流速断保护, 当短路电流刚好达到电流继电器动作电流值时, 电流互感器的变化误差不应超过10%;在离保护安装处比较近的地点短路时, 较大短路电流引起的误差即使超过10%也无关紧要, 因为短路电流已处在继电器动作条件之内了, 较大的误差也不会使继电器不动作。上述规定所反应的一个最低要求, 在现代继电保护中, 为保证较高的测量和动作精度, 往往会对电流互感器的误差提出更苛刻的要求。
3 智能电网下继电保护发展的对策
智能发电环节建设中, 应注意解决新能源的接人和控制问题;注意提升网厂协调水平。智能输电环节建设中, 应注意特高压骨干网架与各级电网的衔接;注意柔性交流输电系统装置的优化配置和协调控制;注意输变电设备状态监测系统建设的统一性和实用性;注意监测方法的有效性和运行可靠性, 合理确定设备监测的范围、参数和监测装置的型式。当已被配置的保证时槽不需要时, 保证时槽会被解除配置。保证时槽的解除配置可以由协调者或装置起始, 若由协调者起始时, 协调者会将解除配置之信息置于讯标讯框之保证时槽描述资讯中, 当该讯标讯框传送后, 协调者便认定该保证时槽已被解除配置[5]。当解除配置由装置起始时, 装置会传送保证时槽要求命令给协调者, 并于该命令中纪录被解除配置时槽的相关资讯, 当该命令被传送后, 装置即认定该保证时槽已被解除配置。装置在保留周期开始时将切换为接收状态, 在保留周期中的第一个单位退后周期时, 判断网路协调者是否正在进行广播动作, 若正在进行广播时, 将等待网路协调者广播完毕。当广播完毕或无广播动作时, 装置判断伫列中是否存在等级-讯框, 且剩余保留周期是否能将等级-讯框传送完毕, 若存在等级-讯框, 并能在此次保留周期传送完毕时, 将使用CSMA/CA机制传送等级-讯框;若伫列中无等级-讯框或此次保留周期无法传送完毕时, 则等待保留周期结束。
4 结论
由于广域保护系统功能的不同, 对通信系统性能的要求也不一样, 例如对继电保护通信系统的快速性和可靠性有严格要求, 而对动作延时要求稍低的某些控制功能, 相应的对通信系统要求稍低。这样就需要构建一个能满足多种功能要求的通信系统为各种信息的交换提供平台。
参考文献
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浅析智能电网对继电保护的影响 篇10
1 智能电网继电保护的构成
继电保护是实现电力网络及相关设备监测保护的重要技术, 向计算机化、网络化、智能化, 以及保护、控制、测量和数据通信一体化发展是该领域的长期发展趋势。智能电网的分布式发电、交互式供电对继电保护提出了更高要求, 一方面通信和信息技术的长足发展, 数字化技术及应用在各行各业的日益普及也为探索新的保护原理提供了条件。智能电网中可利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控。然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合, 最后对数据进行分析。利用这些信息可对运行状况进行监测, 实现对保护功能和保护定值的远程动态监控和修正。另外, 对保护装置而言, 保护功能除了需要本保护对象的运行信息外, 还需要相关联的其他设备的运行信息。保证故障的准确实时识别, 还保证在没有或少量人工干预下, 能够快速隔离故障、自我恢复, 避免大面积停电的发生。所以智能电网继电保护装置保护动作时不一定只跳本保护对象, 有可能在跳本保护对象时还需发连跳命令跳开其他关联节点, 也有可能只发连跳命令跳开其他关联节点, 不跳开本保护对象。图1为智能电网继电保护构成示意图, 在智能电网中, 通过监控系统对本保护对象和其关联节点的运行状况进行分析和决策, 实时调整相应继电保护装置的保护功能和保护定值, 使保护装置适应灵活变化的运行工况。同时由保护功能决定参与故障判断的电气量信息和保护动作策略。
2 智能电网对继电保护的影响
智能电网是以物理电网为基础, 融合通信、信息、计算机、传感测量、控制、新能源等技术, 将发、输、配、用各环节互联成一个高度智能化的新型网络。继电保护作为电力系统安全稳定的第一道防线, 若按传统电网保护方式进行设计、配置, 是不能适应于智能电网的。智能电网技术应用将深刻影响现有的继电保护应用, 主要表现于以下几个方面。
2.1 数字化
继电保护由于互感器传输性能的提高和互感器故障的减少对电流互感器饱和、二次回路接地、二次回路断线等互感器的故障问题已经不需要再进行考虑了。另外, 继电保护装置性能由于电气量信息传输的真实性也得到了提高。未来继电保护发展需要研究的核心问题就是“如何对继电保护的辅助功能进行简化, 如何利用数字化传感器提高继电保护的整体性能”。
2.2 网络化
随着数字化变电站建设的大规模推行, 将对电力系统继电带来很大的影响, 呈现一种网络化发展趋势。数字化变电站最大的特点是采用分布分层的结构体系, 面向对象的数据统一建模, 数据自描述, 采用抽象通信服务接口和特殊通信服务映射技术, 实现智能设备间的互操作能力, 面向未来的开放体系结构。新一代的数字化变电站使得传统继电保护信息获取和信号发送的媒介得到了改变, 对主保护性能的提高利用网络上共享的站内其他相关电气元件的信息来实现, 对网络继电保护配置的简化可以通过共享控制信号来实现, 这些都是智能电网中继电保护研究的前沿性问题。
2.3 输电灵活化
智能电网的一个最大特点就是输电效率的提高, 控制手段的灵活。智能电网中必然大量采用诸如可控串联补偿装置、静止无功补偿装置、电能质量控制装置、统一潮流控制器及STATCOM等交流灵活输电技术。另外, 我国电网的交直流混合输电的特征也使电网中非线性可控电力元件数量大大增加。以电力电子器件的广泛应用为特征的智能电网的故障暂态过程与仅有同步发电机等旋转元件的传统电力系统将有显著的不同。电网暂态过程的复杂性及电网运行方式灵活控制造成的多变性, 使现有继电保护装置面临较大考验。
2.4 整定自动化
对于传统的自适应保护来说, 其调整定值仅仅是根据被保护线路的运行情况来进行, 而调整定值所采用的运行方式是不能用全网信息来进行判断的。智能电网继电保护的目的就是为了使全网的联网自动整定和自动配置得以实现, 保证系统能够进行分布协同的保护, 改变传统的分散独立的保护方式。
2.5 广域化
近年来, 随着我国电网信息化进程不断推进, 大多数电力公司都在大力推进基于PMU的WAMS网络建设, 继电保护信息专用网络也已初步建成, 将成为智能电网控制的重要环节。虽然WAMS网络和继电保护信息系统建设的初衷不是为继电保护服务, 但利用其提供的广域信息来提高后备保护的性能、提高安全自动装置的性能却值得思考。
3 智能电网继电保护所需注意的问题
智能电网应用和发展, 使得电能传输的某些特点也发生了较大的改变, 而智能电网与传统电力系统由于信息化和数字化的特征产生了本质的差别, 所以在电力系统继电保护方面, 需要解决众多的问题与智能电网发展相适应。
3.1 保护定值的适时调整
首先, 灵活的运行方式、不确定的潮流流向要求保护定值具有自适应功能。以智能电网网络结构图2为例, 图2中D为智能电网的一个电源点, 既可以接入电网, 也可以微网孤岛运行, 这样与电源点D相连线路的潮流就具有不确定性, 实现距离保护、电流保护原理时, 就必须保证保护定值能根据运行方式的变化作实时的调整, 这样, 一条线路的继电保护装置的信息除了本线路的电气量外, 还必须包括与该线路相关的所有线路的运行状况, 综合所有相关信息对保护定值进行实时修正。其次, 保护功能需根据运行方式的变化做相应的调整。如图2所示, 节点N4从系统解开, N4点所安装的2个线路保护装置就应该全部退出运行, 线路L1、L2的潮流将重新分配, 2条线路合成1条线路, 但运行的方式变为L1和L2合成1条线路后, 就由节点N3、N2处安装的保护装置来实现线路L1、L2的保护, 但相应线路的长度和阻抗就发生了变化, 相应N3、N2节点处保护装置的定值、保护范围都应该根据运行方式作相应的调整。最后, 引入环境条件对保护定值的影响。智能电网利用散布在电网中的传感器得到实时信息监控输电线路的温度和容量来调整功率流, 使其更接近运营极限, 为此, 必须实时调整输电线路过负荷保护的定值, 以适应温度和容量变化带来的影响。
3.2 保护配置形态的改变
传统继电保护信息获取和信号发送的媒介由于IEC61850网络的数字化变电站而发生变化, 主保护的性能利用网络上共享的站内其他相关电气元件的信息而得以提高, 继电保护配置利用共享的控制信号而发生改变, 这些都是智能电网中继电保护研究的较前沿的一些问题。控制信号传输网络的可靠性必须得到保证, 这是与传统二次电缆的传输方式的不同之处。数字化变电站分为过程层、间隔层和站控层, 各层内部及各层之间采用高速网络通信。通过智能控制装置实现对一次和二次设备的智能化控制, 使得控制电缆大大减少二次回路也得到了优化, 设计也得到了简化, 真正实现了智能开关功能。由此可知, 网络化二次回路的关键问题就是数字化变电站条件下继电保护的可靠性问题以及如何进行保护配置保证可靠性。
3.3 安全自动装置性能的提高
先进的相量测量 (PMU) 和广域测量技术 (WAMS) 为电力系统防御和紧急控制提供了广域信息, 对时间敏感性不强的后备保护和安全自动装置的性能的提高可以利用其已建成的网络来进行, 从而使得现有保护和安全自动装置的延时整定原则得以改变, 并使得大停电等恶性事故的发生得以避免。
3.4 继电保护功能的发展
继电保护预保护功能的发展, 能够使事故的发生减少, 将保护功能提高到具有事故预警、保护为一体的程度上来, 这样很可能满足智能电网的新要求。
4 结语
目前, 我国智能电网建设已取得了重要的进展, 但在各项技术方面存在着诸多的问题和不成熟, 继电保护作为电力系统安全稳定的第一道防线, 具有举足轻重的重要, 需要不断的进行深入的研究, 以保证继电保护适应智能电网的发展, 维持电力系统的安全稳定运行。
参考文献
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[2]何世恩, 刘竣.IEC 61850数字化变电站对继电保护专业的影响[J].电力系统保护与控制, 2009, 27 (3) .
智能变电站继电保护可靠性研究 篇11
关键词：智能变电站;继电保护;可靠性
前言
近年来，随着科学技术的进步，我国电力领域也加大了技术投入，积极新建智能变电站，为我国实现远程、大功率输电目标提供了有利支持，是我国电力企业实现现代化建设目标的具体表现。
1.智能变电站继电保护
智能变电站是将电子技术与信息网络技术作为基础，突破传统信息传输方式，丰富基本功能，实现电网自动化控制、分析决策等目标，是变电站系统实现数字化与智能化的具体体现。智能变电站具有数字化、标准化以及集成化等特征。数字化主要是指数据采集过程中，运用电子式互感器，达到数据采集数字化应用的目标;集成化主要是指将间隔层的保护、测控等功能集中到一起，并用光纤取代传统电缆接线来实现构建网络。智能变电站继电保护系统主要集中在变电站的过程和间隔两大层之中，主要包括电子式互感器、交换机以及智能终端等，在新技术不断发展的情况下，这些组织元件突破了传统设备弊端，已经逐渐朝着智能化方向发展，为提高变电站继电保护安全、稳定运行奠定了坚实的基础。
2.可靠性原理
可靠性主要是指元件系统等在一定环境、时间范围内，无故障的完成规定功率，主要分为可修复与不可修复两大类，并通过三大指标来衡量其可靠性：一，可靠度，主要是指系统及元件在规定条件之内，在有限时间之内，实现规定功率的概率，是考察一个系统可靠性的重要指标之一;二，可用性，主要是指系统或者其他设备在较长时间之内，能够完成所规定功能的能力，简而言之，就是其系统修复能力，如果系统在出现故障时，能够快速自动修复，是具备较高可靠性的;三，平均失效时间，是指系统在规定的条件下稳定运行到下一次发生故障的平均时间。通过这三个指标，能够真实地反映一个系统的可靠性[1]。
3.提高智能变电站继电保护可靠性有效对策
3.1以太网冗余性
增加系统冗余性能够有效确保变电站继电保护系统的安全、可靠运行，主要通过两个途径能够实现目标。一方面：以太网交换机中的数据链路层技术为实现变电站自动化实时监控提供了支持和帮助，通过利用多种模式，能够实现不同的目标，例如：IEEE802.3x全双工模式不仅能够有效控制数据传输流量，还能够避免数据信息丢失;IEEE802.1Q虚拟局域网技术是一项新型技术，能够将实时性所要求的不同IDE按照要求区分开，并将其分到不同的虚拟局域网络中，实现实时控制目标;诊听过滤技术能够对相关信息进行筛选、过滤，确保信息能够发送至请求的IDE中[2]。
另一方面，网络架构需求，网络架构需求是由三个基础网络构成的，实现提高变电站继电保护系统可靠性目的。首先，总线结构，总线结构通过交换机实现数据信息传送任务，能够有效减少接线，但是，相比较而言，其冗余度较差，在使用过程中，需要延长时间来增加其敏感度以达到目的;其次，环形结构，与总线结构类似，其环路上的任意一点都能够提供不同程度的冗余，将其与以太网交换机有机结合，能够出现管理交换机，也就是生成树协议，这种结构能够为继电系统运行提供物理中断的冗余度，并将网络重构控制在一定时间范围内，然而，环形结构在使用过程中存在的弊端主要是收敛时间问题，收敛时间较长，无法快速完成任务，影响系统重构;最后，星型结构，星型结构是一种等待时间较短的结构，比较适用于较高场合，没有冗余度，但是，如果主交换机在运行过程中，出现故障，会影响信息传送，相比之下，其可靠性较低，不建议推广和普及。因此，变电站在选择继电保护系统网络构架时，需要结合自身实际情况，比较优势和缺点，选择合适的网络架构，提高继电保护系统可靠性。
3.2环形结构母线保护可靠性
环形结构作为可靠性较高的结构，将其运用到母线保护装置中具有十分重要的意义。通过分析，并采取最小路节点历法计算可知，传统结构的母线保护可靠性较低，环形网络结构母线保护可靠性能够满足继电保护系统可靠性要求，各项指标有明显提升，另外，环形结构对元件损害较小，能够大大提高继电系统安全、可靠性。在变电站继电保护系统母线保护装置中融入环形结构能够实现继电保护系统可靠运行的目标[3]。
4.结论
根据上文所述，变电站继电保护系统可靠运行对整个电网具有十分重要的意义和作用，是确保电力系统安全、可靠供电的前提条件。为了能够有效提高变电站继电保护系统可靠性，应加大对继电保护系统的研究，并采取科学、合理的方法计算、对比，选择合适的结构，提高继电保护系统可靠性，从而推动我国电力领域可持续发展。
参考文献：
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面向智能电网的继电保护系统探讨 篇12
1 智能电网及继电保护系统的定义
智能电网是将电网智能化运行, 它是建立在集成的、高速双向通信网络基础之上的电网结构。与现阶段的电网相比, 智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的特点, 具有传统电网所不具有的优势。而继电保护系统是指当电力系统发生故障或者异常工况时候, 在最短的时间最小的区域内, 自动排出故障或者告知工作人员, 以减小或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。智能电网和继电保护系统就像一对孪生兄弟一样, 相互依存, 没有继电保护系统, 智能电网的运行随时可能瘫痪, 而继电保护系统就如同管家一样, 存在于智能电网系统之内。
2 继电保护系统的重要性
我们知道, 继电保护系统是保障大电网安全的第一道防线。如果继电保护系统在第一时间内做出准确、可靠的指令, 必然会阻止问题的扩大和运输电设备的损坏。反之, 则可能扩大事故影响, 甚至是大面积停电, 这会给民众的生活带来极大的不便利。所以说, 继电保护及自动装置是电力系统的重要组成部分, 不可或缺。因此, 我们对于继电保护系统的研究直接关系到智能电网高效稳定的运行, 具有重要意义。
3 面向智能电网的继电保护系统的现状
继电保护是实现电力网络及其相关设备检测保护的重要技术。据有关数据显示, 截止2012年止, 全国222k V以上的继电保护装置微机化率已达99.8%。继电保护装置的微机化趋势运用先进的技术保护电网, 通过对数字化技术的引入, 加大了继电保护系统的可靠性, 但不容忽略的是, 现阶段, 仍然有各种各种的问题, 影响着继电保护系统。笔者从以下几个方面谈及继电保护系统的现状。
3.1 继电保护系统发展现状
近年来, 随着通信以及信息技术的高速发展, 使得继电保护系统运行的可靠性不断提升、当前所运行的继电保护系统是刚性结构域, 无论是连接方式、网络适应条件, 还是保护的对象, 这都是我们事先所设定的, 总的来说, 现阶段的继电保护系统的自适能力较差。
如图1所示, 继电保护系统如果遇到自然灾害时, 会导致T1通道失效, 又由于其自适能力较弱, 又不能自发的寻找新的信息通道进行线路恢复, 因此, 会给我们的智能电网造成极大的危害。
3.2 继电保护人员工作现状
现阶段的继电保护人员主要从事巡查任务, 以及对新建供输电设备的检修, 他们的主要工作是辅助管辖区域内220k V以下继电保护设备的正常运转。具体的工作要求有: (1) 新投入变电站和线路保护相关设备的调试验收工作 (2) 变电站及线路运行方式改变时, 继保相关设备的调整及测试 (3) 继电设备发生故障时, 完成设备抢修工作。工作示意图如图2所示。
3.3 继电保护系统硬件现状
要保证电网的稳定运行, 单单强调继电保护是远远不够的。电网整体的可靠性才是保障电网稳定运行的第一要素。然而目前我国的整体性智能电网还未建成, 硬件系统不具备。加之现在的设备更新速度快, 不少供电站跟不上节奏, 这也给电网保障带来了一定的隐患。
4 面向智能电网的继电保护系统发展趋势
继电保护系统是实现电力网络及其相关设备监测保护的重要设备, 它的发展趋势是向网络化、智能化以及数据通信一体化发展。由于智能电网将极大地改变传统电力系统结构, 所以与之对应的继电保护系统就需要随着时代的发展而变化。
4.1 继电保护系统的结构升级
智能电网的分布式发电和交互式发电对于现阶段的继电保护系统提出了更加高的要求。随着通信、信息技术的长足发展, 对于智能电网中的传感要求就会越来越高。完整的继电保护系统结构利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行情况随时进行监控, 并通过网络系统分析综合。利用所采集的信息对运行状况进行全方位的检测, 事先实时保护功能和远程动态保护。因此, 该系统的结构升级有助于提升继电保护的功能, 这是继电保护应当关注的重点。
4.2 继电保护技术的升级
智能电网的出现和发展改变了原有输电网络的一些格局和方式, 信息化、数字化成为智能电网的主要特征, 因此, 与之配套的继电保护技术就需要在技术上作出一定的突破。运用各种高新技术, 升级现阶段的继电保护技术, 这样有助于改善继电保护系统的完善, 对于落后的继电保护技术应当予以淘汰。
4.3 继电保护系统数字化
继电保护系统数字化是继电保护的一个重要发展方向。它是指利用互感器的高传输性能以及互感器性能的提升, 使得继电保护不需要再考虑电流互感器出现的互感饱和以及二次回路等故障, 电气量信息的真实性也得到了提升, 有助与提升继电保护系统的安全性。
4.4 继电保护系统网络化
现阶段, 网络具有得天独厚的优势, 尤其是在信息数据交流方面, 那么对于继电保护系统而言, 网络化发展也是其中一个发展方向。升级继电保护系统网络化就是指利用网络共享的其它电气元件信息来提升继电保护系统信息的准确性。新一代的继电保护系统是智能电网中继电保护研究的前沿性问题, 也是实现电网运行高度智能化的关键。
4.5 员工检修技术的提升
电力系统的保护仅仅依靠提升继电保护系统的性能等方面是远远不够的, 值得注意的是, 供电企业的检修技术人员也需要发挥作用。对供电企业来说, 培养和提升企业在职员工的检修技术很有必要, 它是一项长期性的工作, 也是维护继电保护系统正常运行的一个重要一环, 不容忽视。我们需要提升业务人员的专业水平, 广泛开展技能竞赛, 充分调动员工的积极性。
5 结束语
综上所述, 笔者在本文中对继电保护系统的定义、重要性、现状及发展趋势做了简要的探讨, 由于智能电网的升级发展需要继电保护系统具有更大的灵活性和可靠性, 因此, 我们需要配合智能电网的发展研究继电保护系统。在未来的智能电网中, 我们的研究要使继电保护具有可重构、可再生的功能特点, 而且需要与网络、数字化接轨, 做到全方位的智能运行, 这是今后我们智能电网以及继电保护系统的发展趋势, 也是我们每一个智能电网研究者所要奋力追求的目标。
参考文献
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