电力系统继电保护及自动化装置可靠性研究

摘 要：随着电网建设的逐步发展，智能电网已经成为目前电力系统主要的电网形式，在智能电网中，电力系统的继电保护能够实现自动化。本文在对智能电网进行研究中，对继电系统和其自动化装置进行了分析和设计，并借助真实模拟实验的方式，对继电保护自动化的使用效果和可靠性进行了详尽的评估，保证智能电网运行的高效性和安全性。

关键词：电力系统；智能电网；继电保护自动化；变电测试

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.151

0 前言

与传统电网建设不同，现代智能电网的建设主要依靠智能变电站的自动化技术来实现，其中包括自动化的一次设备以及数字信息化的站内建设，并借助信息通信技术实现标准共享。在智能电网当中，继电保护系统主要由电子室互感器以及智能终端共同工作完成交互，其中超高速的网络通信借助平台优势能够取代传统的二次光缆进行信息交互，从而满足现代继电保护的应用需求。

1 继电保护自动化的可靠性试验

1.1 继电保护自动化试验的测试装置

在开展继电保护自动化可靠性试验之前，首先需要针对智能电网中继电保护自动化的特点进行测试装置的设计。本文在进行装置设计时，根据所对应的继电保护自动化系统，将测试分为了若干个功能模块，使其与继电保护的工作模式进行一一对应。具体来说，在测试装置当中，首先需要包括一次仿真的测试，一次仿真的测试主要集中在对变电站中一次系统的仿真计算，通过对仿真数据的实时输出，来获取报文并进行解析，测试装置在借助变位信号，进行一次拓扑。此外，在装置当中，还应当具备维护模型的模块，进行测试时，模块能够对一次系统当中所出现的模型进行实时仿真，并提供安全隔离模型以及全站数据模型等具体模型。在测试装置中，还具有SCD解析模块，能够对变电站中全站的模型数据进行SCD解析[1]。而且，测试装置所拥有的二次异常诊断还能够及时发现继电保护系统运行过程中出现的二次异常工况，利用逐项提供解决应对策略的方式解決异常问题。

1.2 继电保护自动化试验测试方法

在完成了测试装置的设计之后，本文根据继电保护运行条件，开展了自动化可靠性的测试。首先进行了一次仿真算法的测试，在测试当中，根据以往的工作经验，主要测试对象为潮流计算、短路计算和输出值计算等具体方面。短路计算选用了叠加法，通过对继电保护正常运行状态下的网络短路情况，推定出短路电流作为恒定的电流源，再将恒定电流源与无源网络进行结合，描述此时的网络状态。随后，通过对称分量法对输出值进行计算，将二者相加最终获得短路出现时继电保护系统的网络状态。其次，本文还进行了有关继电保护的功能闭环试验，用以仿真测试继电保护在电网运行状态下的报文指令情况。在测试装置之中，可以通过仿真数据模型生成传达至整个变电站的sv报文，同时还能够对继电保护系统提供的goose报文进行接收。

在测试时，测试装置首先发布sv报文，随后获取goose报文，通过解析手段，对goose报文当中关于跳闸等指令性命令进行提取，并以此作为修改一次仿真的模型拓扑。紧随其后，测试装置还需要对发出goose报文时继电保护装置的电流数值、电压数值等具体数值进行重新的仿真计算，最终以sv报文的方式传回至几点保护系统之中。第三，测试装置，还需要针对智能电网当中的继电保护系统进行故障定位测试，从而判断继电保护系统是否能够对电网故障进行快速处理。在试验当中，测试装置主要通过两个方面进行检测，其中一种检测方式是针对继电保护系统所提交的goose报文进行检验，通过传输路径的寻回策略，探寻到报文接收的具体位置。另一种方法则是利用信息流模型，借助端口连接、信息源位置的共同作用形成报文搜索，通过对传输路径的搜索可以获得设备的通信关系与设备之间的映射情况，最终获得故障定位信息，了解继电保护在面对电网故障时的处理情况。

2 继电保护自动化装置的可靠性评估

2.1 继电保护自动化可靠性指标

在现代化的智能电网继电保护当中，自动化的装置所具有的可靠性一般是指构成原理和输入特征量两个方面，在前文的测试实验之中，可以看出，在自动化的构成原理和输入特征量的运行过程中，影响可靠性的主要问题集中在继电保护成功率、继电保护故障排查等几个方面，其中，成功率指标是指在继电保护过程中自动化装置能够完成试验的成功几率，继电保护故障排查则是指继电保护自动化系统对电网中存在的电力运行故障的准确无误的判断和对电网的保护的具体情况，这二者是目前在进行可靠性评估时所采用的重要指标[2]。通过试验，可以对指标进行分析和打分，从而判断在电网当中继电保护系统是否具有满足电力运行的可靠性。

2.2 继电保护的风险点分析

与传统的继电保护相比，自动化的继电保护系统一旦无法正常进行电力故障判断，或在运行过程中存在严重故障，则会造成电力系统的风险，影响电力运行。因此在进行可靠性评估时，工作人员还应当对继电保护系统可能存在的风险点进行详细分析。本文所面对的智能电网系统中，继电保护系统的风险点一般存在于采样通道、额定延时等几个方面，其中，某变电站所采用的双AD通道在使用过程中，需要对电流和电压等具体的信息进行通道采样，并且保证数据之间存在的幅值差异不超过0.025，一旦丧失精度超过幅值标准就会出现保护误动，影响电网运行。而额定延时的风险体现在自动化装置的固有延时，一般单机装置的延时需在1毫秒之内，联机设备的延时也不应当超过2毫秒，在出现延时过高的情况时，自动化系统需要进行功能闭锁。

3 结论

综上所述，在智能电网时代，继电保护系统所面对的挑战更加严峻，为了能够保障电网运行的高效和安全，电力工作者需要借助试验装置对继电保护的自动化系统进行测试，从而对其可靠性进行评估。

参考文献：

[1]张晓晔.浅析电力系统继电保护设备及其自动化可靠性[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2017（10）：152-153.

[2]黄为婷.电力系统中自动化与继电保护设备的可靠性[J].电子制作，2013（24）：246.

作者简介：赵凯（1960-），男，本科，副教授，主要从事电力系统自动化方面的研究。