智能变电站继电保护优化研究

2023-02-27曹懿颖

科学与信息化 2023年23期

曹懿颖

国网江苏省电力有限公司高邮市供电分公司江苏扬州 225600

引言

为了适应现代化的社会活动的需求，供电企业不断地对变电站进行改造升级。在传统变电站的基础上逐渐发展为现在的智能变电站。在智能变电站的日常运行过程中，继电保护装置是其重要的一部分，该装置监测着电网系统的运行状态。当发现电力设备出现故障时，能够及时地将故障线路进行切断，达到保护电力设备的作用，并且随着设备的不断升级，继电保护装置还能够实现对智能变电站指令的判断，当发现系统出现错误情况时，能够及时地进行信息的反馈。继电保护装置定期进行检测，有助于提升电网系统运行的安全性和稳定性。

1 继电保护特点

在智能电网大背景下，继电保护的应用价值得以充分展现，现如今我国人口数量大，增长快速，对于电力的需求也明显增长。在城市化建设大环境下，各区域的电力需求增长迅速，对于供电企业来说，其运行发展承受了压力巨大，智能电网的出现，能够在一定程度上缓解供电网络压力，全面提升电网整体运行速率，随着供电量的加大，各项需求也能够得到满足，智能电网建设与发展也取得一定成就。在智能电网建设过程中，由于智能电网类似于传统电网，因而故障与失效问题仍时有发生，通过继电保护技术的应用，能够就故障与失效问题加以有效改善，为智能电网安全运行提供可靠保障。一旦智能电网出现故障或失效问题，可通过机电保护技术来做出预警，自动切断故障设备，便于工作人员基于预警来采取有效的处理措施，确保故障与失效问题得到及时有效的解决，保障智能电网正常运行。继电保护技术在智能电网中的应用，能够为用电安全性提供保障，降低供电风险，推动智能电网现代化建设与发展。

2 智能变电站继电保护使用要求

需要充分利用现代计算机技术和网络信息技术，合理设计智能变电站继电保护，以全方面掌控电力系统的情况，提升电力系统运行效率，从源头上降低智能变电站设备维护成本。针对当前智能变电站运行中出现的问题，应该采取科学合理的安全防范措施，优化智能变电站内继电保护配置，保证电力系统的经济效益，真正实现智能变电站安全运行的目标[1]。智能变电站电力系统具有复杂性，为了保障电网运行的安全稳定性，需要做好电网管控。需针对各类电力设备的性能和使用寿命制定针对性的继电保护方案。同时，需要保护好变电站继电保护装置的功能，提升电力系统运行的稳定性。优化智能变电站继电保护的时候，相关工作人员应该全方位地了解电力系统的运行情况和设备参数，了解电力系统运行故障点的位置、电力线路的分布信息等，然后有针对性地解决多种因素诱发的电力系统错误[2]。需要深入分析电力系统运行过程中各个电气元件的问题，准确了解电力系统运行的影响因素，采取针对性的措施，这样才能够保证电网稳定的可靠性。可以将D/G技术合理应用到智能变电站中，从而切实保证继电保护装置的应用效率。在电力设备传统运行模式中融合D/G技术，提升电力设备的灵活性和适应性，能够保证电力系统运行的可靠性，真正实现电网系统优化目标。

3 智能变电站继电保护运行问题

3.1 设备管理问题

前期阶段的设备管理工作会涉及多个方面的内容，如设计、计划、装置、测试等；后期阶段的设备管理工作由使用、维护、升级等多个方面内容共同组成。在实际开展110kV智能变电站运行维护工作时，存在设备管理方面的问题，不仅缺乏人力和物力资源的支持，也会产生机电设施与维护设备处于相互独立的状态，导致实际开展的故障运维管理工作缺乏针对性和有效性。不仅如此，变电站的维修部门没能认识到自身工作的重要性，实际开展的创新和改造工作难以满足实际要求，导致设备无法满足110kV智能变电站运行要求，进而就会阻碍供电系统稳定运行。

3.2 设备可靠性差

智能变电站内的电力设备自身存在缺陷，可能出现变压器漏油或者断路器损坏的情况，会严重影响电力系统运行的可靠性和稳定性。通常，电力系统内部的电力设备和线路随着时间推移会发生不同程度的老化，从而导致设备发生故障，无法达到预期效果。如电力系统可能因设备老化发生绝缘性接地短路而发生断电事故。在电力设备运行过程中，会因为缺陷和故障而发生电力线路问题，以致整个电网电压波动或者发生短路的情况。各类机械、化学反应是导致电力系统故障的常见原因，会严重影响变电站继电保护系统的正常工作。

3.3 检修时效性低

通常，智能变电站维修工作是在发生事故之后开展，不可否认这种维修方式应用非常高，但是从整体角度分析就会发现存在一定的滞后性。在发生故障之后不可避免地会产生损失。虽然能够认识到维修工作的重要性，但是并不能保证后续发生同样的故障。智能变电站运行环境具有一定的特殊性、复杂性，极易使智能变电站设备维修的时效性受到影响。不仅如此，智能变电站运行期间非常依赖继电保护系统，一旦没能严格标准要求开展系统维修和养护工作，就会埋下诸多安全隐患。

4 智能变电站继电保护优化措施

4.1 开关柜运维措施

我国智能变电站继电保护系统能够长时间进行应用，主要因为合理增加继电保护的用电负荷、配电容量，但是无形中增加了开关柜拒合问题的发生概率。总结发生问题的原因，可知包括承载开关的线路短路；在实际合闸期间具体产生的冲击电流，极易对设备产生严重影响。开关刚投入使用，具体产生的冲击电流负荷影响程度比较低；但是经过长时间的应用，供电负荷也会不断增大，这样就会使冲击电流增多，在电流达到峰值之后就会产生开关拒合问题。基于此，工作人员应保证优化处理工作有序开展。此外，还要将会自动化技术应用其中，既要保证智能电网整体处于安全高效运行的状态，也要在自动化技术的辅助下，保证启停和供电处理工作及时开展，从而为智能单元运行创造条件。

4.2 保护重构技术

在智能电网大背景下，保护重构技术的应用，可以补充并配置整个保护系统，确保继电保护技术与相应电网结构的对应性，继电保护整体效果也得到明显改善。随着科学技术水平的显著提升，国家智能电网获得良好建设与发展，这就必须要保证继电保护技术的先进性及其与电网的适应性，确保满足智能电网发展需要。继电保护技术不仅要具备故障诊断与修复能力，还应当具备系统重构功能，若继电保护原件出现故障，无法实施运作，通过应用该项技术来对可替代原件加以自动搜寻，为继电保护装置的稳定高效运行创造优良条件[3]。保护重构技术的应用优势在于，能够对设备灵活性实施有效保护，保证整定值的自适应性，即便是在突发状况下也能够保证应对的有效性。与此同时，通过保护重构技术的应用，可对设备适配能力加以强化，把握电网运行状态，在发生结构变化的第一时间加以合理调整，确保设备在此种变化下的适应性。通过保护重构技术可定时监测并诊断装置原件，严密检测设备中的多样风险，保证风险消除的时效性，整个电网系统也具备了安全可靠运行的条件。

4.3 线路继电保护

智能变电站线路继电保护主要是利用计算机硬件、微型计算机等设备实时监控电网的运行状态，通过传感器、数字通信网络和遥测设备等传输各种信息。在传统输电线路中，主要是将电直接转换成电磁波，然后传递给相关人员使用，整个能源系统运行过程中的智能化程度不高。对此，需要合理应用数字化技术，在有故障出现的时候，及时处理和解决电网运行故障。线路继电保护在智能变电站电力系统中起着重要作用，不仅可以保护不同系统的电压，还可以起到通信监控和测量保护的作用。在智能变电站电力系统中，为了解决线路保护配置中存在的问题，保持设备的运行效率，从根本上提高供电的安全性和稳定性，集中保护和后备保护得到广泛应用法。

4.4 间隔合并单元故障维护

间隔合并单元故障是智能变电站继电保护设备运行过程中经常出现的故障，也是设备运维管理的薄弱环节[4]。鉴于此，在智能变电站继电保护设备的运行维护中，相关运维人员一定要将这一问题重视起来，以丰富的运维工作经验，确保故障发生时能够在较短的时间内对故障位置精准识别、对故障原因快速判断，并将当前先进的设备维护技术手段利用起来，有效解决故障问题，降低二次故障的发生率。就拿单套配置的间隔合并单元来说，设备运行过程中经常会出现合并单元故障的问题，面对这种情况，如果发生故障，运维人员就要尽快申请“断开”设备，也就是说，要及时断开出现故障的间隔单元开关，停止设备运行；而如果是双套配置的间隔合并单元，当发生故障时，运维人员就要及时停止单线间隔和故障位置保护出口压板的运行，并且还要停止故障位置保护母线装置的运行，全面分析故障问题。

4.5 提升可靠性措施

提升系统的可靠性研究主要是从系统的冗余设计、线路保护以及变压器保护等方面来说的。系统的冗余设计第一是利用交换机来实现对所有信息的手机，达到对电力设备的实时监控的作用，对变电站状态进行监测[5]。另一方面是结合系统的结构进行科学的利用，结合变电站的实际状态进行科学、合理的优化。线路在电力系统中能够对不同建个的电压进行间隔有效地控制，能够在一定程度上保证了线路的安全和稳定性，再加设安全保护装置，结合实际情况能够有效地提升系统的可靠性。

5 智能变电站继电保护发展趋势

5.1 数字化方向

在互感器故障明显降低的情况下，在智能电网大环境下继电保护技术的变革不需要考虑互感器故障所引发的故障问题，例如回路接地、回路断线等，以数字化传感器为支持，能够促进继电保护整体性能的不断强化，精简辅助功能，促进继电保护水平得到显著提升，奠定智能电网建设与发展的基础。

5.2 网络化方向

在智能电网建设中，以网络化继电保护装置为支持，得以推动智能电网的数字化发展，对于智能电网运行效率的提升至关重要，以数字接口为载体，电力管理者可将控制信息发送至继电保护装置，以便全面化、自动化操控整个智能电网。在智能电网运行过程中，可将其与网络技术协调应用，通过网络技术优势的发挥，可科学配置继电保护装置，保证其可操作性，促进其安全高效运行。

5.3 协同保护方向

就传统保护来看，能够以定值为对象实现自整定保护，以被保护线路为辅助，把握其运行状态，这是传统保护的基本原理。而在智能电网大环境下，促进了继电保护技术的全面升级，可立足全网信息保护状态出发，确保配置与整定的自动化特征，促进继电保护系统良性运行，实现互相保护，以协同保护模式取代传统分散式独立保护，确保智能电网大环境下继电保护技术的持续健康发展。