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智能变电站二次系统优化方案探讨

发表时间：2021/5/13 来源：《中国电力企业管理》2021年2月作者：胡红胜张齐

[导读] 智能电网是电力系统发展过程中的新兴科学技术产物，对智能变电站的继电保护问题研究起到了关键性作。本文从自动化变电站现存的问题入手对保护装置的创新方案进行了深化研究，并结合保护装置的技术规范对变电站实际运行维护的详细措施进行了探究，以期为变电站自动化系统继电保护问题提供经验参考。

江苏省宿迁市国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司胡红胜张齐 223800

摘要：智能电网是电力系统发展过程中的新兴科学技术产物，对智能变电站的继电保护问题研究起到了关键性作。本文从自动化变电站现存的问题入手对保护装置的创新方案进行了深化研究，并结合保护装置的技术规范对变电站实际运行维护的详细措施进行了探究，以期为变电站自动化系统继电保护问题提供经验参考。当二次设备保护动作未执行，或误动作，则会直接影响系统故障范围，更有甚者造成全网的大面积断电结果，严重威胁供电安全。分析了系统故障的产生原因，对数据采样方式的影响、对供电能力可靠性的影响等进行例证说明，结合电网运行条件下的实时数据，总结确保变电站系统保护稳定性的综合防护策略。电力系统中非常重要的组成部分就是继电保护系统，继电保护系统不但能够保证电力系统的正常运行，还能消除那些不一定因素带来的影响。
关键词：智能变电站；二次系统；优化方案
        引言
        自动化变电站在智能电网的发展过程中起到了关键性的支撑作用，自动化变电站的发展为传统变电站运行维护带来了全新的变革方向［1］。在智能化变电站的继电保护过程中，应对继电保护的方法进行实时的深入研究，与当代自动化变电站的继电保护要求紧密结合在一起，最显著的变化在于由传统的微机保护装置转变为智能设备(智能终端)。因此，将电力系统的发展与电网建设的需求紧密结合，可增加设备的使用年限与成本效益。本文将变电站自动化系统结合建设工程的继电保护装置运营存在的问题进行了探讨分析，为自动化变电站继电站保护问题提供更为技术性、实用性的配置方案。
        1变电站二次系统的稳定性
        主要是通过提升系统保护的速动性来确保系统运行的稳定性和可靠性，常见的保护类型诸如：故障录波示警系统、变压器断电保护、线路母线保护等方式，用以判断二次设备接地后对系统稳定性的影响。但此种方式只适用于变电所内的独立间隔的业务，而非整体层面对系统可靠性进行分析，以及故障排除。因此，如何快速分析并提高变电站内二次设备的运行可靠性对整体稳定运行至关重要。通过另外两个对应网络进行相互连接组网，从而使得过程层的网络可与间隔层连接，并通过设备层设备传递系统采集的有效信息，同时，保持变电站内的间隔层与控制层设备连接，实现各设备间信息连接的通信畅通。随着互联网技术的不断进步，继电保护系统逐渐开始依赖网络通信技术，只有继电保护系统的软件系统的可靠性不断提高，其运行才能够一直保持稳定。针对如何提高软件系统的可靠性，进而提高继电保护系统运行的稳定性。
        2智能变电站二次系统故障分析
        2.1终端故障
        变电站自动化系统继电保护过程中若智能终端出现问题，需首先查看设备开关跳闸的部位是否出现故障。在实际的应用过程中需要对自动化变电站中的运行设备的跳合闸做好实施监管，在继电保护过程中，如若发生故障警报需及时对合闸部位进行故障处理，再对智能终端的故障原因进行进一步探究，找到关键原因。
        2.2交换机故障
        交换机在变电站自动化系统继电保护过程中也极易出现问题，引起交换机出现问题的原因类型较多，所以对其的故障排除过程也较繁琐。在实际故障排除的过程中，需要对GOOSE的网络信号图进行初步的分析对比，对交换机的类型进行锁定，在结合串联交换机的故障情况后，对链路进行故障判断，及时解决交换机出现的故障问题。为了预防这种现象的发生，所有的交换机都必须用双重化的配置，发生故障有一定的解决方案，一个交换机发生故障立刻由另一个顶上，这样整个环节不至于中断，系统安全性大幅度提升。

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        2.3干扰信号对继电保护设备的影响
        在以往的变电站自动化继电保护工作经验中可得知低压变电网络相对高压变电网络的的复杂程度较低。在低气压电路网络的工作状态中电压变换过于频繁，使低气压电场的工作状态更为难以预料，在磁场变化较大的继电保护工作环境中，可将电气设备的开关安装于室内(尤其是夏季)，减少因散热不及时造成的设备工作寿命缩短等问题的出现。在低压的配电网络中，直流电压的变换幅度较大，增加了短路电流问题存在的威胁。直流电压在浮动较大的情况下会造成对电气设备自身适应参数的增加，对整个设备的运行造成了极大的影响。
        3智能变电站二次系统优化方案
        3.1方案设计原则
        智能变电站二次系统采用三层设备架构，包括站控层、间隔层及过程层，各层之间通过网络连接，站控层实现数据共享，三层设备架构清晰，符合各自功能特点。在满足专业特点的基础上对设备进行合理整合，过程层及间隔层设备按间隔进行多功能集成，站控层监控系统采用平台化设计架构，支持应用功能的动态扩展和相互隔离，打造开放的产品生态。通过设备整合，减少二次系统设备数量，简化间隔设备实现环节，提高整体可靠性及保护速动性。
        3.2设备标准化方案
        保护装置采用标准九统一装置，设备标准，应用经验成熟，光纤直采直跳，基本无电缆接线（仅保留装置电源、对时、闭锁节点、打印等少量电缆），线路保护与跨间隔保护之间保持一定程度的采样回路独立性。测控装置采用标准四统一装置，装置标准、应用经验成熟、光纤直采直跳，基本无电缆接线。
        3.3提高硬件系统
        合并单元是整个系统中比较重要的一个环节，主要的任务是采集相关信息。它的实际应用情况对于整个系统造成的影响远大于别的元件。在相关的智能化进程中，一个合并单元MU以及电子式互感器就能够完成所有信息的收集过程，为了增强这些手机信心的可靠程度，所有的采样合并单元都应该加入两个系统，这样单个合并单元就能够产生两个采样值，让合并单元拥有更为稳定、准确的采样值输出效率，不会发生采样信息的错误，也就规避了因此产生的保护失败问题，很大程度上提升继保系统的可靠程度。
        3.4采样方式
        除了上述分析的故障因素影响系统运行外，还有两种不同方式可影响稳定性，即跳间与采样形式的影响。设备的各项性能在不同的运行方式中总体上是一致的，以便彰显不同形式作用于系统保护的效果。以北变电站的线路系统举例，分析跳间与采样形式对系统保护的影响。在此，以硬件的可靠性为主要研究对象，当同级的保护系统不动作时，则上级保护，或备用保护将切除故障部分，来确保系统可维持稳定运行状态。
        结束语
        通过系统分析研究二次设备的运转可靠性影响因素，总结了变电站的系统架构、系统保护，同时，结合设备工况运转条件下采集的工作实时数据，通过对采样方式的影响、故障原因的分析，以及系统保护对供电能力稳定性、可靠性的总结分析，得出相关结论和有效数据，为进一步采取综合防范措施，确保变电站供电系统的稳定运行提供科学借鉴与保障。自动化变电站对于人类的生产生活具有促进意义，现今的科学技术水平仍存在较多的客观因素，导致现存的自动化变电站系统中重难点问题尚未得到解决。需要国家相关的科研小组不断对自动化变电站继电保护问题进行优化升级，以保障社会的供电安全。
参考文献
[1]陆林．电力系统中的继电保护技术配置及其应用分析［J］．中国新技术新产品，2019(23):71－72．
[2]王晶新.潞宁矿35KV变电站二次保护诊断及定位技术研究[J].煤矿现代化，2020（2）：168-170.
[3]张莉.试论新型材料在变压器产品中的应用[J].电气制造，2011（8）：74-76.
[4]何君,刘明慧,祁忠.智能变电站网络分析与故障录波一体化系统设计与实现[J].电气技术,2018,19(8):145-148.