智能变电站继电保护缺陷的分析研究

高伟娇

摘 要：为了避免和改良智能变电站繼电保护存在的缺陷，本文深入分析了智能变电站继电保护技术特点，指出现阶段智能变电站继电保护存在的问题，并提出了提升智能电网继电保护技术水平的措施。

关键词：智能变电站；继电保护；缺陷；分析研究

中图分类号：TM77 文献标识码：A

继电保护系统能够有效保障电力设备的安全运行，同时也是避免电力系统大面积长时间停电的一个重要手段，可以看出继电保护系统能够为电力系统安全稳定运行起到保障作用。智能变电站的出现，对继电保护装置的维护和检修等工作提出了新的要求。由于智能变电展的维护和检修工作还处于探索阶段，在智能变电站的运行过程中还存在很多问题，因此对智能站继电保护存在缺陷进行探索研究极有必要，也具有很强的实践意义。

一、智能变电站继电保护技术特点

1.继电保护的实现方式

智能变电站是一种为数字化对象服务的设备，其中主要以一、二次设备居多，通过使用高速网络通信平台，对数字化信息进行标准化处理，以实现站内外信息的共享与远程操作性；智能变电站的信息数据传输依靠网络进行，从而实现对智能变电站的测量监视、保护控制、信息管理。站控层、过程层和间隔层是构成智能变电站的3个层次，其各个智能装置之间通过光纤进行连接，取代了以往的电缆连接方式。在增加经济性与可靠性的同时，实现了二次回路状态的实时监测，方便及时并发现和排除二次回路上出现的相关缺陷，如图1所示。

光纤通信对于智能变电站的运行至关重要。智能变电站在常规站传统3层基础结构的基础上将过程层和站控层这两个网络通过光纤，以点对点的方式实现联通，并通过交换机对整组网络进行连接，实现数据传输、共享。智能变电站的报文主要采用发布者与订阅者之间组成的传输方式和以客户端和服务器之间架构的通信方式进行传输，最常见的是GOOSE报文、SV报文和MMS报文。其中，SV报文主要用于传输模拟量；GOOSE报文主要用于传输间隔闭锁和跳闸信号、开关位置信号、一次设备状态信号等；MMS报文则主要用于监控网络。

2.GOOSE报文传输机制

GOOSE报文通信技术是智能变电站中常用的一种快速通信报文，通过该项技术，能够完成对通信环节所传输的信息进行检测、保护，并对重要信息进行加密处理，最终实现相关信息快速传递。这种报文传输机制采用的是数据帧的形式，每个数据帧都包含了允许生存的时间、应用标志、GOOSE时标以及品质、序列号、状态号等信息。通过利用重传机制以保障报文的安全传输。稳态时，该报文传输数据的时间间隔为5s；若有突发状况，报文启动两次快速重传，时间间隔缩短为2ms，之后再以4ms和6ms的间隔传输两次，最后恢复正常传输频率。

二、智能变电站继电保护存在缺陷

相较于常规变电站，智能变电站在继电保护及通信形式等方面都有了不一样的改变和创新。新设备和新技术的投入使智能变电站的继电保护水平得到进一步的提升，更有效地确保了智能变电站的安全稳定运行，但也由此引发了一些新的问题：

1.智能变电站继电保护大部分采用光纤通信技术，而光纤线路传输的效率对站内的保护装置的运行状态有很大的影响。由于智能变电站的过程层通常安装于一次设备区，该设备区的运行环境相比其他区域本身就更为恶劣，且设备与设备间的数据传输需要通过光纤的多个环节，光纤的材质相比其他设备而言又较为脆弱，若传输过程中出现问题，则会导致通道损耗增加、功率降低。

2.电流、电压的采样环节是通过智能变电站进行合并单元而完成的，不同的合并单元采样，决定了差动保护的保护装置的运行成败，合并单元失去同步或者同步误差不满足要求，会造成继电保护装置的误动作。现阶段的同步环节主要采用GPS秒脉冲进行同步，所以同步的效果在很大程度上影响了智能变电站继电保护系统的可靠性。

3.智能变电站基于IEC61850实现采样值传输，不可避免地要使用交换机组成过程层网络，交换机成为不亚于保护装置的重要元件，其传输质量大大影响了报文的传输质量。现阶段的智能变电站主要还是以以太网的交换机进行数据的交换，这种交换机的稳定性较差，以星型连接方式的过程层网络冗余性较差，对于交换机的维护不够完善。交换机的可靠性、稳定性将成为全站继电保护系统的安全瓶颈。

4.智能变电站遵循 IEC61850标准并主要依赖于变电站的SCD配置描述文件，也是实现智能变电站系统继电保护功能的基础，SCD配置文件是否正确、有无变动直接影响了继电保护功能的正确性。智能变电站的继电保护装置经过改造、维护后，将会导致内部配置文件出现一些改变，而这些改变很不容易被站内人员察觉，因此站内工作人员要增强文件安全管控意识，对装置系统的调试、投入以及改造等各个环节进行把控，以确保智能变电站的继电保护装置文件的正确性。

5.检修机制以及设备操作方式的改变对于智能变电站继电保护装置也会产生一定的影响。智能站的保护装置主要采用软压板进行功能投退，优点是可以进行远程遥控操作。但是相比传统的硬压板来说可视性、可靠性都有所降低，在一定程度上会降低操作的准确率，从而加大了二次安措执行的难度。

三、提升智能变电站继电保护水平的措施分析

1. 加快信息平台的建设

继电保护的信息处理平台主要是为智能变电站的运行提供充分的数据支持，以保证智能电网的安全稳定运行。在智能电网中，整个继电保护系统数据的更新频率较快，所以需要更强大的信息支持。但就当前的继电保护信息平台的建设情况来看，继电保护信息平台的搭建还不成熟，运行也不能达到完整的状态，所以应当加快信息平台的建设，及时对继电保护的相关信息进行更新和完善，为智能变电站继电保护的平稳快速发展提供完善的信息支持，从而为智能电网的健康运行提供必要的环境保障。

2.加强信息传输渠道建设

随着智能电网的覆盖范围逐渐扩大，继电保护信息传输渠道的传输压力也不断增大，因此应当不断提升继电保护的信息传输能力，通过传输能力的提升实现对电网的分层、分级保护。该措施的施行能够提升继电保护的质量，为信息的传输提供高效平稳的保护环境。加强信息传输能力还有利于实现继电保护信息的共享和联通，进而更好地为智能电网的运行提供服务。

结语

智能变电站继电保护系统存在的不足是在智能变电站应用发展中不可避免的问题。通过对继电保护各方面进行改变，加入光纤通信技术，使智能变电站继电保护技术得到又一次革新。智能变电站的继电保护技术可以有效地保障变电站的安全稳定运行。但由于智能变电站投入使用的时间较短，实践经验不足，技术也不够成熟，因此智能变电站的继电保护还存在很多问题和矛盾需要人们去探索，以逐步完善智能变电站的继电保护技术，确保智能变电站的安全稳定运行。

参考文献

[1]莫峻.基于智能过程总线技术的继电保护系统可靠性研究[D].广西大学，2014.endprint