变电站自动化系统继电保护问题分析

关健珊

(广东电网有限责任公司佛山供电局，广东 佛山 528300)

1 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[2]。

2 变电站自动化系统继电设备维护存在的问题

2.1 自动化继电保护装置工作模式

自动化继电保护装置具有操作便捷、数据检索高效、信息收集范围广等优势，基本工作模式见图1。

图1 自动化继电保护装置基本工作模式

自动化继电保护装置通过PC完成变电站工作状态下的操作检测，能够将自动化继电保护装置工作状态下的获取的数据信息传达测量、控制、保护等命令，在自动化检测结束后，系统通过无线网络、网线等将收集的数据进行统一处理并形成可行性报告，实现自动化继电保护装置“一键式”工作模式。自动化继电保护装置一般主要包括个人PC、检测端、检测仪、被测装置、网线、无线网络等，通过网线连接交换机实现互联，检测仪和被测装置通过检测线进行连接。

2.2 内部设备复杂

结合现有的自动化变电站建造工作来看，可知在建设自动化变电站时所采用的建材都是较为新型的建设材料。最容易出现的问题就是在应用过程中与传统设备不匹配的问题。传统变电站内部所使用的设备在出现故障时不能与新兴的建材进行兼容，导致在实际的工作过程中产生不良后果。自动化变电站中常出现的内部设备为电子感应设备，主要功能是在变电站进行工作的过程中利用远程控制系统对电能进行输出，在借助智能控制技术(Intelligent control)以及远程控制技术(Remote control)的同时，整体保证电力系统的正常运行。现有的传统变电站使用时长较为久远，常出现设备老化的现象以及运行不稳定的工作情况，对变电站的工作以及设备应用效率造成严重影响。在设备内部线路中若出现自动化变电站相排斥的现象，设备性能的不稳定发挥，为整个自动化变电站的信号传递带来阻碍，降低变电站的工作效率[3]。

2.3 自动化变电站运行信息保密程度不高

智能变电站的信号传递过程中需要借助前期模拟搭建的数字模型，在设备传递信号时，区域网络需要针对数据进行分析再得以统计，对同一类别的信息进行针对性汇总，确保在自动化变电站进行信息传播时，能够在保持设备稳定性的基础上提高设备的工作效率[4]。但目前现有的变电站信息传播方式实施情况反映了安全防护性能较差的缺陷，由于变电站容易受到外部因素的影响，在进行信息传递的过程中系统运行不良，降低信息传播的精准性。综上所述，在自动化变电站的建设过程中对体统安全性能的考虑是至关重要的。

3 自动化继电保护装置的结构特点

3.1 常规的微机保护与自动化保护的硬件方面的差界

在自动化变电站的微机保护装置中主要应用的硬件结构主要分为以下几个方面(见图1)。自动化继电保护装置的电子感应器的主要功能是对数据信息进行采集，与传统的微机保护装置的数据收集形式不同且硬件结构也存在较大的差异性。自动化保护装置的硬件主要包括数据采样单元、信号处理单元、逻辑处理单元、通信接口等。微机保护装置配置的信号处理器单元主要对开关量输入以及执行元件进行管理；数据采集器与逻辑处理单元针对采集到的的数据进行归类整理以便于进行最终的人机对话以及数据通信。

图2 常规保护装置硬件结构

3.2 自动化继电保护装置的接口实现方式

电子式互感器在自动化变电站中处于主要信息技术的应用地位，其工作过程主要是通过光纤采集到数据信息，再以逛数字信号的方式将数据信息传送至通信低压端，最后在对数据的归类处理下对满足规范要求的数字量进行最终输出。在最终接收到的数据信息形式是以数字量的采样值方式通过光纤进行的，以至于在信息传播中不含有高次谐波(High-order harmonic)。在即将合并的数据信息中可直接变换为用于楼价保护的电信号采集值，规避了在数据信息传递过程中中间环节造成的数据采样误差情况的出现。由此可见在与自动化变电站实际情况结合后采用的对点通信方式(分为执行单元以及中央处理单元)，直接决定了在自动化变电系统中网络结构复杂程度，对保护接口的具体链接方式进行了直接网络通信的工作方法[5]。

4 自动化变电站系统继电保护运行维护的详细措施

继电保护装置在变电站自动化系统的运行过程中，常出现由各类原因导致的故障，所以对自动化变电站的定时检修管理是十分必要的，用以保障变电站的运行能力得以充分发挥。在一般情况下，自动化变电站的继电保护装置普遍都具有较强的自主修复能力以及储存数据故障能力，工作人员主要应从继电器的全局性以及个性两大方面进行考虑，主要目的是降低继电器在整个自动化系统中的主体地位，协调继电器局部区域与整个自动化系统的故障。

图3 自动化系统继电保护装置硬件结构

4.1 故障维护方案

4.1.1 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。

4.1.2 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[6]。

4.2 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[7]。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。所以，在变电站自动化系统建立的过程中需要针对电子元件的实用性、安全性、效率性进行继电保护电路的设计与规划。

4.3 开发系统建立匹配度

在对变电器自动化继电保护系统进行开发时，需要从全局的角度建立完整的联系关系。在不同系统的互联工作过程中需要着重关注转换接口是否存在不匹配的问题，在与不同厂家进行互联时能够做到彼此兼容相互糅合，保证制造商与技术部门可以做到统一技术标准，彻底解决转换接口匹配程度的问题。

5 结语

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。