基于大数据的继电保护智能控制体系分析

2023-12-11曹懿颖

科学与信息化 2023年21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

随着社会的不断发展，各行各业和日常生活对电力的需求也越来越大。面对这种情况，有必要改变传统的变电站，利用先进的科学技术来建设更加稳定和智能的变电站，这样不仅能够减少管理人员的数量，也能有效提高供电安全性，从而促进我国电力事业的发展。而随着智能电网的普及和大量智能变电站的投入使用，智能变电站在继电保护方面也有着更高的技术要求，但是现实情况是，继电保护方面依然存在诸多不足，必须及时采取有效措施，以保证电力运行的安全。

1 继电保护智能运维系统构架

随着我国科学技术的不断升级﹑优化与创新，继电保护运维系统作为电力系统的辅助工具得到了进一步改良与调试，在互联网时代背景下，智能变电站继电保护运维系统能够充分呈现综合化﹑自动化的特征，将其运用在电力系统中，不仅可以有效维护智能设备终端，也能有效进行电力系统的故障信息分析，还可以高效获取设备运行参数[1]。同时，该系统在使用过程中可以将获取到的数据信息传递至网络控制中心，从而实现设备信息以及作业数据的自动化监测，便于工作人员在界面上实施工作管理，达到提升变电站工作效率的目的，具体的系统架构为：站控层，包括自动化监视控制系统以及通信系统；间隔层，包括继电保护控制装置以及测控装置；过程层，主要包括变电器﹑断路器﹑隔离开关﹑互感器﹑智能终端以及合并单元。其中站控层网络的作用在于进行定值修改，以便后续进行文件的快速传送，而过程层的作用则在于检测管理采样值﹑闭锁等信号传输流程。同时智能变电站继电保护智能运维系统的架构还要采用IEC标准体系，采用独立的采样通道以及驱动信号通道。其中IEC标准体系能够有效增强变电站的电力网络与架构维护能力，确保其稳定使用。智能继电保护运维系统可以在保留传统继电保护系统功能的基础上进一步划分逻辑设备，也能依照功能单元模块区分路基节点，实现跳闸回复以及保护算法等节点的处理。

2 继电保护技术的应用

2.1 变压器继电保护

变压器在组成智能变电站中占据着举足轻重的地位，是保障智能变电站和电力系统平稳运行必不可少的组成元素。为了保证智能电网能够安全稳定地运转，就必须要重视起变压器的相关工作，做好变压器继电保护工作。其中，变压器继电保护技术核心为对变压器元件进行有效的保护，让它能正常地发挥作用，保证变压器的稳定运行[2]。在继电保护装置安装过程中，工作人员首先要采用合适的安装方式和方法，制定合适的继电保护技术运用计划。例如在变压器继电保护技术的运用过程中，应在装设必要继电保护设备和装置后，应对其非电量时的实际防护工作实施有效的管理，为对应继电保护装置上添加保护模块，将电缆与保护模块有机的结合，确保这些继电保护装置处于安全运行状态，应确保设定保护模块自身充分发挥保护作用，避免所设的上述保护装置出现跳闸以及其他一些失效问题，从而才能更好地对变压器在实际工作中进行防护。

2.2 智能传感技术

在继电保护关键技术之中，智能传感技术的应用通过为继电保护系统提供有效的信息与数据收集﹑传输，提高了继电保护系统的功能性，也提高了继电保护系统的高效性。以变电器中的继电保护装置为例，通过智能传感技术的应用，将变压器本身﹑一次侧﹑二次侧进行智能传感监测，以不同的传感器运行模式，针对变电器不同的特性进行及时的监测与分析，有效了解变压器的工作情况，分析故障隐患，保障其安全稳定的应用。如，在变压器本身装配振动传感器，对其位移进行检测；配置温度传感器，对其温度进行检测；配置流量传感器对气体和液体流量进行检测。一次侧与二次侧由于受到环境因素的影响，可能会遭受冰冻﹑雨水等环境因素的影响，则不宜安装振动传感器，以免出现判断错误的问题。在智能电网体系中，应用智能传感技术，增强继电保护装置的智能化﹑自动化操作，并根据环境影响因素进行合理地设计与调配，以最大限度地发挥继电保护系统的应用效果，保障电力的高效输送。

2.3 新能源并网技术

对于智能电网的应用与发展来说，新能源并网是其重要的发展趋势，也是智能电网体系未来的主要形式和方向。在智能电网体系中，对于可再生清洁能源的接入使用使得智能电网体系实现了能源的优化利用以及可持续发展的目标，也大大提高了智能电网的工作效率，保障了供电输送的有效性。新能源的使用主要包含了谁能﹑风能以及光伏能源等。新能源具有丰富的能源储备以及可再生的资源发展特点，同时其对于自然环境﹑社会环境的污染及不良影响也相对较低，更适于缓解当前世界范围内的能源危机的问题。

2.4 广域保护技术

在智能电网继电保护中，应用广域保护技术可以收集各类故障信息，快速做出跳闸应对措施，有效规避因跳闸引发的母线全停﹑局部短路及信号扰动等故障。广域保护技术具备开闭锁功能，为适应智能电网控制需求，可以灵活采用区域集中式﹑区域分布式，以及两者配合式的保护模式。在广域保护技术的支持下，能够对智能电网运行问题深入分析，提高继电保护的自动化控制能力。

2.5 微分欠压保护

微分欠压保护作为一种重要继电保护措施，应用过程中，需清楚电压微分数值与电压幅值水平之间，为了更好地应用。对电力系统中欠压型保护装置进行分析研究，并探讨其具体实现方式，以期提升电力系统安全运行效率，降低事故发生概率。当前微分欠压保护主要采用ABB与SIEMENS两种方案[3]。本文分析了线路中欠压保护装置动作后对电网造成的影响，以及采用不同方法进行处理。线路上反映微分欠压保护内容是检测电压微分及电压水平。当线路发生故障时，能够通过测量线路两端电压差值来判断是否存在异常状况。在操作保护措施期间，电压微分实现20m/s上升延时，当电压发生变化时，上升沿宽度会发生改变。为了能够使保护装置具备足够大的裕度，必须将这一问题进行解决。当不符合一定标准时，这种保护措施后备保护功能能充分发挥，但这种保护技术使用时不具备耐过渡电阻的效能，该保护措施灵敏性高，但是动作速度略慢。

3 大数据背景下继电保护智能控制措施

3.1 加强装置质量控制

继电保护装置作为智能变电站系统的重要结构，在实际的运行过程中经常会因为继电保护装置本身复杂的结构性的原因而存在运行故障风险。因此电力单位需要结合实际情况来合理挑选装置，并对装置的安装质量水平进行严格的把控，根据继电保护系统的运行要求来制定出相应的检测环节，以此来保证继电保护装置的性能能够得以稳定发挥。针对继电保护系统的灵敏性以及安全性也需要电力企业进行装置的科学选择，并在安装完成之后还需要根据相应标准来进行设备调试，在能够保障其正常稳定运行的条件下才能投入应用，以此来尽可能降低实际运行过程中的故障问题。而如果继电保护装置的定值与二次回路发生变化，就需要根据实际情况来进行针对性的处理，从而保证继电保护装置运行的稳定性与安全性。

3.2 升级运维模式

为避免故障问题为电网运行造成破坏效果，智能变电站管理人员还需完成设备信息监测模式的优化，加大监测力度，严格控制智能终端与合并单元间的距离，合理设置过程层网络交换接间隔，提高交换接合网络调度的科学性，以便解决不同情况下电网运行的问题[4]。同时还要明确智能终端现场操作与运行的需求，保障电网运行效果。实际需求是一切电网维护与保护措施应用的基础，管理人员还需准确分析运行状态，根据维护指导手册对继电保护系统采取关键维护技术，保障管理体系优化效果。当然，在维护与优化过程中，管理人员还需严格遵守技术原则与运行标准，在此前提下进行体系创新，对继电保护设备实施高效检测，为状态检修提供精确的数据信息，提高设备状态评估结果的准确性，为后续监控分析能力的提升奠定基础。

3.3 完善全面保护策略

制度与策略是提升电网运行稳定性的必要条件，保护策略与智能变电站继电保护系统的适配程度越高，变压器保护可靠性也就越强。变电站管理人员还需充分明确这一要点，积极利用比率制动原理，实施差动保护策略，达到加强变压器保护策略应用效果的目的。新时期背景下，智能变电站所应用的智能化技术也在不断变化，只有充分利用差动保护技术，发挥小波理论与人工神经网络原理的优势，才能切实保障继电保护系统的灵敏性，提高智能变电站电网运营故障识别能力。但受到多方因素的影响，我国对该保护策略的规划与践行能力均无法满足继电保护需求，常态下智能变电站继电保护系统还是采用微机保护的形式。这一保护模式无论从处理能力还是记忆能力方面都能对智能变电站电网起到良好的保护效果，同时其自身的保护与测控性能也是促进智能变电站电网运营发展的有效条件。电网管理人员可利用这一优势，准确分析设备运行状态，及时发现电网运行中可能存在的安全隐患，并根据实际情况修改定制，达到提升继电保护系统可靠性的目的。

3.4 加强装置智能化建设

对于现代化变电站而言，无人值守要求继电保护装置需要具备更高的智能化水平。一方面，通过对继电保护装置的智能化建设，达到提升继电保护装置功能性和控制能力的目的，减小电力系统故障问题带来的损失。另一方面，通过合理应用自动化技术，有助于提升日常电力系统维护管理的便利性和效率。需要将继电保护装置﹑相应监测系统以及数据通信系统等进行有机整合，实现智能化升级改造，形成一体化综合系统[5]。相较于传统继电保护装置而言，智能化背景下的继电保护设备不仅要具备故障信号采集功能，还需要能够借助互联网等方式形成实时故障信息，能够与控制中心进行互联。因此，变电站应加强继电保护装置的智能化建设，积极利用先进信息技术实现变电站内部设备﹑保护装置﹑测控设备﹑计量装置以及控制中心之间的信息交流和互换，再根据相应交流互换结果，实现对变电站的智能化维护管理，保障供电系统正常﹑稳定运行。

3.5 异常故障解决

当智能变电站继电保护系统出现问题时，工程人员要及时分辨正常信号与异常信号，并以此为依据展开故障问题的研究，保障继电保护系统设备修复效果，避免智能变电站电网运营发展受到严重影响。故障问题可能存在与智能变电站运营的各个环节，如交流采样过程就可能出现异常问题，当交流采样工作受到阻碍，系统管理人员首先要分析故障问题产生原因，借由继电保护系统对数据跳变与数据错误情况进行分析，再检查插件芯片是否处于正常应用状态。当然，管理人员还要对智能变电站的典型故障做进一步了解与明确，构建起智能化的测试系统，保障智能变电站继电保护系统出现故障时能自动判断是否属于常见故障问题，降低故障检测难度，提升继电保护系统应用可靠性。