数字化变电站二次保护系统可靠性研究

(国网冀北电力有限公司廊坊供电公司 河北 廊坊 065000)

引言

在当前信息化社会的背景下，我国电力产业在不断的进行改革各创新，变电站系统也逐渐变得更加智能化，随着相关科技的不断发展，变电站智能化的发展速度也原来越快，同时对变电站的数字化要求也逐渐提高。随着电网负荷的不断增加，电力系统的配电以及电网的维护和运维等方面都面临着一些问题，加强电力系统可靠性的研究，对保障变电站安全可靠输送电力以及促进国民经济发展具有重要的意义。数字化变电站作为电力系统的基础性设施，是保障电力系统安全可靠性的基本要求，对影响数字化变电站二次保护系统可靠性的因素进行分析和研究，能够使得二次保护系统在充分发挥作用的同时，也能够很好的保证电力系统运行的安全可靠性。

一、数字化变电站体系结构以及电力系统相关概念

(一)数字化变电站体系结构

与传统变电站二次保护系统相比，数字化变电站的二次保护系统是一种自动化的系统，该系统主要是由站控层、间隔层以及过程层等三个层面组成，其中比较不同的一点是，数字化变电站的二次保护系统中的过程层的设备构成与传统变电站不同。数字化变电站二次保护系统的结构如图1所示。

图1 数字化变电站二次保护系统的结构图

虽然数字化变电站二次保护系统的功能及外部特征与传统变电站相似，但二者实现的途径却存在着较大的不同。数字化变电站中电气量的相关信息的输出，主要是电流电压信号转换成数字信号实现的，其IED是依据电力系统的相关信息来进行统一建模的，减少了在信息交流上的障碍，使得IED系统之间能够更加可靠、便捷地通过网络通信形式进行信息交流，数字化变电站在运行操作的过程中，其网络通信是以信息报文的方式实现的。

(二)电力系统的相关概念

在电力系统中，数字化变电站二次保护系统是其中重要的组成部分。而电力系统的构成中包括了复杂多样的电气电路和各种类型的设备端口，在电力系统运行的过程中，其就容易受到多方面因素的影响，系统的正常运行面临着较大的挑战。而数字化变电站的二次保护系统则是保证电力系统能够可靠运行的首要防线，通过对数字化变电站的二次保护系统的可靠性进行深入的研究，对保障整个电力系统的安全正常运行具有重要的意义。

二、关于数字化变电站二次保护系统的可靠性研究

(一)数字化变电站的相关特点

数字化变电站主要是由智能化一次设备和网络化二次设备组成，在数字化变电站中，按照一系列的规范，可以共享或者互相操作智能电气设备间的信息，从而实现了现代化的变电站。数字化变电站各层次内部之间的沟通是以高速网络通信的方式来实现。在数字化变电站中，可以使用一系列的数字化测量对电气量的指标进行设计，并有效隔离一、二次系统，变电站的相关功能以及网络通信协议都得到了相应的优化，并且能够实现数据及相关资源的共享。

(二)对变电站二次保护系统特点的分析

数字化变电站的二次保护系统与传统相比进行了创新改革，实现了许多新的功能，结构组成也发生了很大的变化，并且能够实现数据资源的共享等，其主要特点包括以下几点。

(1)增加了较多的集控元件种类。在变电站不断改革和创新的过程中，许多具有新功能的元件被应用在二次保护系统中，新功能元件的使用极大促进了二次系统的发展，使其操作起来更加简单、快捷，同时也提高了继电保护装置的安全与可靠性。

(2)具有更加复杂的拓扑结构。二次保护系统的传输方式发生了较大的改变，从点对点的方式逐渐变为以太网传输模式。其单一的传统的拓扑结构被交换机组成的网络所取代，使得拓扑结构变得更加具有复杂性，而交换机的接线方式对继电保护系统中信息通路的可靠性有着直接性的影响。

(3)信息传输变得网络化。网络报文系统的传输通信方式会受到多种因素的影响，而出现不可靠的特点，同时也对二次保护系统的可靠性造成了一定的威胁。在数字化变电站中采用了更加先进的技术，比如VLAN分区域隔离技术、优先级队列技术等，从而能够有效的保证系统中信息传输的可靠性。

(三)提高数字化变电站二次保护系统可靠性的策略

(1)要对硬件系统以及二次回路可靠性进行加强，在数字化变电站二次保护系统中，许多新硬件设备都得到了的普及和应用，从而需要更加可靠的系统，通过相关的研究来提高硬件系统和二次回路的可靠性，对保障整个变电站安全稳定运行具有重要意义。

(2)在数字化变电站二次保护系统中，其光纤通信和系统通信的实现主要是基于以太网技术，加强了对保护系统的软件以及控制方法的相关要求，这就需要进一步提高软件系统的可靠性，。

(3)在数字化变电站二次保护系统运行的过程中，要提高人机交互操作的可靠性，这对保障二次保护系统的正常运行具有重要的作用。在进行人机交互设备设计时，要对人的生理、心理等情况进行考虑，实时监护设备的各个参数，此外还要具有一定的备件，保证二次保护系统的有效运行。

三、总结

综上所述，在我国电力产业不断深化改革的过程中，变电站也朝着数字化、智能化深度发展，变电站二次保护系统也变得越来越复杂。通过对变电站二次保护系统的可靠性进行研究，对电力系统的正常配电以及安全稳定运行都具有重要的意义。