智能变电站继电保护系统可靠性研究

杨民凯 武光升 徐庆忠

国网山东省电力公司沂水县供电公司

智能变电站继电保护系统可靠性研究

杨民凯 武光升 徐庆忠

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基于智能变电站系统传输结构和形式设计的特殊性，在系统分析阶段，需要考虑不同组件形式的具体要求，确保光纤的施工质量。智能变电站的保护系统的应用范围比较广，可以采用可靠性建模的设计形式，及时分析不同的信息形式。本文主要分析智能变电站继电保护系统可靠性。

智能变电站；继电保护；可靠性

1、智能变电站继电保护系统的架构

通过分析，我们可以得知，智能变电站的继电保护系统，其架构主要包括两个部分，即：层次化保护体系、一体化监控系统。如若对两个部分进行详细地分析，则具体如下：第一，层次化保护体系，又包括：就地级的继电保护装置、站域级的保护与控制、广域级的保护与控制。其中，就地级的继电保护装置由就地化的线路保护、集成性的智能终端共同组成。就地化保护能够与电气进行直接联系，不完全依赖于网络，因此其可靠性完全不低于传统水平，也就充分的保证了继电保护系统的可靠性；地域级的继电保护则由站域保护、站域级保护管控共同组成，其中站域级管控又具备着保信子站、配置文件管控、二次状态监测、智能诊断、可视化分析等功能。保护管控不仅是一个子系统，还包含着多个物理设备，而继电保护系统功能则可以在不同的物理设备中得到灵活的配置，从而提高可靠性。第二，一体化监控系统不需要对继电保护装置进行直接地访问，只需要通过管理机就能够获得保护数据。同时，监控MMS网和保护MMS是相互分开的，所以在界面的管理上也更加清晰，即可分开管理也可集中管理。

2、智能变电站继电保护系统可靠性

2.1 变压器保护措施

提升变压器保护的可靠性对于保证电网的安全运行有着重要的作用。通常采用比率制动原理、二次谐波制动原理等来实现差动保护稳定性的加强，在智能变电站中，随着智能技术的应用和发展，基于小波理论的差动保护、基于人工神经网络原理的差动保护都能够有效提升主设备保护的灵敏度和对故障的鉴别能力，但就目前来看，这些技术还不甚成熟。微机保护有着较好的优越性，且技术相对成熟，其记忆能力和处理能力十分强大，集成了保护、测控以及录波等众多功能，通过网络接口能够将设备状态、录波数据以及保护数据等及时上传，实时对保护动作情况及参数相关变化进行显示，可以根据实际情况实现某一功能的及时投退或实现对相关定值的修改，这对于提升变压器保护的可靠性有着重要的意义。

2.2 过程层继电保护可靠性提升措施

过程层继电保护主要是对电力系统母线、配电线路、变压器等的保护，其能够保证电网运行安全，降低风险。在过程层继电保护中，保护定值不会出现变化，当电力系统发生振荡的时候，保护定值稳定，系统会维持一个动态平衡，从而保证电力系统运行的稳定性。但需要注意的是，在应用大量一次设备的过程中，对硬件与开关的分离是十分必要的，这能够保证硬件与开关的独立性，提升对母线以及配电线路的保护作用。应当采用多段线路保护来定义智能变电站母线和变压器保护，实施通过不采样并加强采样调整，保证采样数据的真实性、适应性和可靠性，以此来提升过程层继电保护的可靠性。

2.3 系统组网结构优化

结合ICE61850标准能够设计出新的网络作为过程层网络，增强了智能变电站中继电保护的可靠性和安全性。此外，传统变电站每一个二级系统之间的数据采集环节都会存在冗余，智能变电站可以利用统一数据采集的方法，有效保证了数据元的统一，打破了二次专业壁垒，从而形成了以继电保护为核心的二次专业结构体系和新的实现机制，有效避免了数据采集环节冗余，降低网络数据采集的延时，从而提升继电保护的可靠性。

2.4 线路保护可靠性分析

与传统的线路形式相比，可靠性软件的具体应用是比较重要的。如果传统线路保护的电缆数量为20根，则要考虑到可靠性框图的具体要求，而冗余线路的可靠性构建在其中发挥着非常重要的作用。在智能变电站系统的应用阶段，必须有效分析可靠性线路系统，以满足系统设计的后续要求。根据现有保护系统的各项指标要求，在智能终端和交换机设计中，要及时分析可靠性指标分析，满足组网建设的模式要求。在同一个模式下，SV和GOOSE会直接影响共网传输系统。共网结构形式清晰、明确，要根据智能电子元件的要求及时分析和比对系统的运行情况。

2.5 异常处理

应当针对各种设备的异常现象，全面分析异常信号和正常信息，以此来实现故障的诊断，及时修复异常设备。例如，在交流采样出现异常的时候，应当对异常进行判断，看是数据跳变还是数据错误，进而对插件芯片是否损坏、采集程序是否存在缺陷等进行检查，同时对数据处理单元工作状况以及软件配置进行检查，以上这些诊断中，应当以典型故障特征状态量为基础，形成智能化分析和测试系统，在网络设备出现异常之后，能够实现自动分析，并提出有效的处理措施和维修策略，从而保证继电保护系统的可靠性。

2.6 母线保护系统的可靠性分析

根据母线保护机制的具体要求，假设母线设计的电缆数量为100根，单套母线的设计必须考虑到相似结果的具体要求。同时，由于网络采集模式与外部数据是同步的，所以，采用直接管理的形式分析电子设备数量、保护系统结构及其母线设备等因素，最终确定合理的方案。由现有的分析结果可知，“直采直跳”的模式是保护方案的主要选择，可以采用组网建设的方案实现分网传输。

总之，智能化变电站是由网络组模式组成的，其本身就具有多样化的特点。保护系统或者功能部件可以冗余配置，针对数字化保护系统的特殊性，在应用阶段，需要有效分析评价系统和选择方案，及时解决系统中存在的问题。针对数字化继电保护系统的特殊性，在应用时，工作人员要高度重视相关问题，及时分析系统信息，充分利用二端网络系统有效配置模型，以满足可靠性评价系统的具体要求。

[1]谷磊.智能变电站继电保护可靠性研究[D].广东工业大学，2014.

[2]景琦.智能变电站继电保护可靠性评估[D].华北电力大学，2015.