智能电网中的继电保护技术分析
​靳艾静
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​靳艾静,. 智能电网中的继电保护技术分析[J]. 电网技术研究,2024.3. DOI:10.12721/ccn.2024.157382.
摘要: 智能电网,即网络的智能化,又称为“电网 2.0”。智能电网是以高速综合通信网络为基础,通过先进的通信和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法、先进的决策支持和系统技术的支持,实现可靠、安全、经济、高效。智能电网的稳定和安全需要全面、科学地应用剩余电量保护技术。从智能电网保护的优势出发,在分析智能电网保护技术主要方面的基础上,将智能电网保护技术的应用定位为智能电网稳定安全的高效技术支撑。
关键词: 智能电网;继电保护技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157382
基金资助:

引言

随着我国社会经济的稳定,电力建设领域取得了快速发展。智能电网是电力建设的重要组成部分。基础系统和技术支持系统旨在抑制外部干扰和攻击,并充分调整清洁和可再生能源的获取。网络基础设施利用信息技术和传感器技术的自动控制来获取关于网络的全景信息,从而尽早发现或预测潜在的故障,从而实现有效的故障排除。此外,智能电网的可靠性和安全性应注意继电保护技术的正确科学应用。

1智能变电站继电保护概述

相比传统变电站而言,智能变电站工作效率更高,具备实时监控智能变电站的功能,即能够迅速响应故障,最大限度减少损失。同时,继电保护本身能在一定程度上保护变电站运行的安全性。智能变电站继电保护中,工作人员通过现代化传输方法的运用,可摆脱以往依赖过程层传输数据的情况,从而实现系统同步。值得一提的是,变电站保护系统体积小、投资低,对工作环境要求不高,有着相当广泛的应用范围,无需值班人员也能为其稳定工作提供保障。

2继电保护设备常见隐蔽隐患

2.1直流系统交流入侵

 直流系统交流入侵造成的开关跳闸、换流站直流闭锁、发电厂机组跳闸事故近年来接连发生,造成多起严重事故。国网总部运检部已着手要求变电站、换流站直流系统强制性加装交流入侵检测装置,并纳入精益化生产考核要求,然而现有技术的交流入侵检测装置,仅仅能检测直流母线对地电压是否含有交流成分,不具备稳定直流母线对地电压的保护功能。大量案例表明,交流入侵导致的事故往往瞬时发生,此时即使给出报警也为时已晚,可见现有技术的交流入侵检测装置效果极其有限,不能从根本上解决交流入侵导致事故的问题,必须研制能够立即切除入侵交流电源的技术方案。

2.2二次设备内部发热

随着电力行业的快速发展,电气设备的热缺陷问题也日渐棘手,由之引发的事故增多,不仅造成了巨大的经济损失,也带来了人身安全的问题。如何更加精确地对电气设备进行温度测量和控制就显得尤其重要。继电保护板卡局部发热,引发设备损坏事故也偶尔发生,然而对于种类繁多的二次设备,要进行红外测温极其困难,如果有一种类似内窥镜的技术,通过对装置散热孔等部位进行窥探,发现内部热点,将能极大地提高二次设备运行的可靠性。

2.3测量回路信号干扰

由于继电保护系统自身的抗干扰性能较弱,给其准备的抗干扰措施不够充足,一些外部的干扰经常会影响设备的正常运行,导致其误动作,给电网的安全运行带来了很大的隐患。二次电流电压回路,尤其是电压回路、3U0回路经常遇到干扰,如果此时借助一定的离线检测手段,及时发现这些现象的原因,到底是互感器本身的原因,还是二次电缆的干扰,会给故障的排除带来很大的方便。随着光伏逆变器大量接入电网,高次谐波对测量回路的干扰也将日益剧烈。

3解决思路

3.1直流系统交流入侵

提出一种采用新型直流系统交流干扰分离检测传感器电路,结合二极管母线电压钳位电路,可使该交流回路或直流支路的空气小开关迅速跳闸,切除入侵的交流分量;如果侵入的交流分量幅值很大(高压反击),由于二极管的电压钳位作用,可以保证直流母线对地电压的相对稳定,至少可以使入侵的高压交流不再流入其他回路。

3.2二次设备内部发热

红外热像探头技术成熟,与可见光摄像头组合的一体化探头也应用广泛,然而与工业内窥镜技术结合的内窥镜红外热像技术还不多见。基于红外宽频传输光纤,借助特殊设计的锗玻璃广角镜头,设计成功了全绝缘光纤红外光导探头,利用该探头能非常方便地与现有红外热像仪结合,只要将内窥镜镜头伸入或对准设备的散热孔、锁孔等部位,就能清晰地导出内部红外热像图像。由于整个内窥镜内部不含电缆,整体绝缘强度可达 5kv/mm  ,因此对于二次设备不会引起放电等问题,这样就解决了二次设备长年以来内部元件红外测温困难的问题。

3.3测量回路信号干扰

通过改善优化电流检测电路的结构,以及开口电流互感器的机械结构、增加的屏蔽结构与双互感器铁芯外部磁场抵消结构,实现了模拟量过程信号中毫安级的微弱抖动信号的采集。为了能在外界磁场干扰较大的换流站直流开关场长期稳定运行,设计了带有磁场、电场双重屏蔽功能的霍尔直流电流互感器,来精确地检测互感器二次电流,大致电路结构包括电池、信号指示电路、霍尔传感器调零电路、模拟放大电路、模拟开关电路等构成,为保证长期运行的可靠性,所有电路均由硬件电路实现。对于传感器测量回路干扰原因的检测,项目使用两个同样的屏蔽磁轭互感器,一个钳夹信号电流线芯,另一个钳夹整根电缆,因为电缆芯两根电流回路电流方向相反,传感器抖动产生的电流波动的磁通互相抵消,而外部电场干扰通过接地点流入屏蔽层,再通过屏蔽层对地电容构成回路,会在屏蔽层靠近接地点处产生感应电流,磁场干扰则会在屏蔽层的接地端与整体对地电容之间耦合处感应电流,钳夹整根电缆靠近接地点处,如果在电缆芯的电流信号发生抖动时钳夹整根电缆的互感器未检测到电流,说明抖动来自传感器;反之则说明电缆受到了外部干扰。

3.4合并单元检修的二次安全措施

智能变电站在进行二次安装时需要保证电流以及电压能够保证在稳定状态,所以一般情况下为了能够让二次安装工作有效进行,都会合理使用电压互感器以及三相电子式电流互感器来进行双重保障。但是,一旦在操作过程中发现了问题,就会导致第一套单元出现电流电压紊乱的现象,从而也会连带着第二套单元出现一系列问题,对此,技术人员应该事先进行检测,以防以上问题的出现。检测流程一般来说分为三步:(1)技术人员需要把上文说到的“投检修态”的方式进行压板的设置;(2)利用软压板进行信号的及时发送,(3)检查其中的线路,并将存在问题的软压板进行合理的处置,以此来解决其中的问题[1]

3.5调试监控系统

智能变电站保护工作中,时常涉及网络监控设备的运用,此时引入网络报文记录分析仪即可使相关需要得到有效满足。通常而言,该分析能对运行过程中变电站产生的报文展开有效且准确的记录,并以此类内容为中心展开相应的分析作业,当有网络异常情况出现时,能够第一时间发出预警信息。监控设备监测信号,围绕相关数据的分析对设备工作是否保持正常状态展开判断,确保继电保护本身能够充分发挥应有的作用与价值。在应用网络监控系统后,同样能对故障直接展开分析,是二次设备检修的关键举措[2]

结束语

智能电力控制与保护的优势在于多种技术,广域保护技术、电子传感器技术、重构技术以及数字化技术等。为了实现智能电力控制技术应用的效率和效益,有必要对关键技术进行优化,以提高数据精度、设备运行效率和继电保护控制。更有效地应用继电保护技术可以保证智能电网的可靠性和安全性[3]

参考文献:

[1]王艳辉.智能电网继电保护技术的分析[J].科学技术创新,2019(36):195-196.

[2]戴栩生.智能变电站继电保护全过程管理[J].冶金与材料,2019,39(06):170-171.

[3]叶孟辉.智能电网继电保护技术探讨[J].花炮科技与市场,2019(04):18.

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