继电保护中电气工程智能系统的应用和改进

2018-01-24雷振

通信电源技术 2018年12期

雷振

（国网陕西省电力公司延安供电公司，陕西延安 716000）

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500 kV晶体管的方向高频保护，直接应用在500 kV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。