智能变电站继电保护系统可靠性探究

乔焱

摘要：智能变电站保护调控实现了一体化功能，使得系统和系统间能够互联、互通，同时提高了变电站继电保护系统的交互水平，保证电网能够安全、保质保量、稳定运行，能够更好地保护和控制变电站。但是，在我国变电站智能化水平不断提高的情况下，依然存在一些问题。一方面，变电站工作人员的素质没有随着变电站智能化的发展而提高，导致工作人员和工作岗位相脱离，不符合时代发展的步伐;另一方面，变电站的保护措施不够完善，容易造成继电保护系统出现故障，从而引发安全事故。基于此，需要提高智能变电站继电保护系统的安全性和可靠性，准确分析和计算变电站可靠性数据，有效提高变电站的稳定性，从而推进我国智能变电站继电保护系统的稳定发展。

关键词：智能变电站;继电保护系统;可靠性

引言

和传统的继电保护模式有所不同的是智能变电站控制层和间隔层体系结构不同。在智能变电站中所使用的继电保护的保护单元最重要的是交换机、网络接口、智能终端等。通过智能变电站可以将所采集的信息在保护装置终端进行汇总，并实现信息的实时反馈，大大提高了工作的效率以及安全保障。

一、智能变电站继电保护系统的组成分析

1、电子式互感器。对于智能变电站继电保护系统来说，电子式互感器是其关键的组成部分，电子式互感器的形式已经发生了较大的变化，由以往的电磁式革新为当前的电子式，这种结构的变化，能够更加顺应市场走势，适应电网发展的趋势。与以往的电磁式互感器相比，电子式互感器具有突出优势，例如，其能准确地查找出故障出现的位置，除此之外，对于相关保护装置的动作率有着极大的保障与提升，这也能够促进电网系统运行的安全、稳定。从另外一个方面来看，传统光缆的成本较高，而电子式互感器拥有配套的光缆，其成本较低。

2、合并单元。合并单元的主要作用是把电子互感器传输过来的数据信息进行组合，采用一致的时间标签和指定的数据传输格式把采集到的数据信息发送到保护控制装置，是过程层级数据传输的重要元器件。合并单元与电子互感器可以实现很好的配合，是过程层关键的电气元件，也是智能变电站重要的环节，并防止互感器和继电保护装置相互间产生复杂的接线，进一步减少了建设成本，可以实现二次设备的数据共享。

3、交换机。智能变电站应用交换机建立网络平台来实现数据信息交换，取代了传统变电站利用电缆进行数据传输的方式。交换机是通信网络中重要的设备。网络交换技术是数据链路层级的信息技术，实现数据信息帧的转发。传输数据信息时，交换机可以形成可靠的数据渠道，控制网络数据的流量，从而保证数据帧可以实现快速交互，并通过交换地址表使信息在局域网中实现传输。生成树协议的应用，有效解决了交换机不形成环路的问题，防止出现广播风暴，使交换机相互间产生冗余链路，有效提升了智能电站稳定性和安全性。

4、智能终端。在智能变电站继电保护系统的运行过程中，相关工作人员引入相应的智能终端可以解决电力故障系统检测不及时的难题，智能终端可以及时准确并且高效地解决好相应的电力故障问题，并且提供相应的解决方法。除此之外，智能终端还能精确地接收到一些保护装置的跳合闸的指令，并且将接收到的来自于断路器的信息准确及时地传送到相应的站控层中去。另外，智能终端的智能性还体现在其能够精确地监控到电力系统内部元件的温度、机械能状态等相关信息，通过掌握这些数据，能够为相关电力故障的顺利解决提供一些理论基础。

二、智能电站继电保护系统可靠性计算

智能变电站采用双重保护系统，两个系统之间是相互独立的，不存在任何联系，并配备双网并行冗余通信协议，从而保证SV采样数据信息以及GOOSE保护跳合闸保护信号可以实现在电站过程层的无损传输。两套配置方式使继电保护装置可以满足冗余设计要求，从而更好地保护继电系统的可靠性。主变压器智能保护终端、合并单元采用组网方式实现连接，从而对GOOSE双网进行很好地保护。该通信网络可以实现对变电站系统开关量的采集以及发出传输跳闸保护命令，采用IEC标准通信协议实现SV网络对采集数据信息的传送。为使智能变电站可以在应用层面实现智能化，主变压器继电保护应用CPU控制器实现相关的控制功能，测量和采样可当作继电保护启动和识别的依据，从而更好地提升继电保护系统的可靠性。主变压器的保护可靠性，可利用最小路集和最小割集不交化控制算法，把每个电气元件正常工作概率引入，从而获取主变器可靠性函数为R主变（t=16P3itP7emP2smP2muPpr）。其中，Pit是变电站智能控制终端正常条件下概率，Pem则为网络通信介质正常条件下概率，Psm是交换机设置正常工作概率，Ppr是继电保护在正常条件下达到的概率，Pmu是合并单元在正常工作条件下的概率。把各种电气元件的故障率引入，t取值为50年，从而得到主变压器保护可靠度为09.999999911。为了对最小路径集法进行科学合理地验证，可以对可靠性函数准确性进行验证，对多个继电保护可靠性进行串联简化，将其转变为公式进行计算。220kV供电线路需要多个继电保护单元，系统的结构型式比较复杂，一些线路SV网络为冗余结构方式，需要应用4台SV数据交换机，但是110kV供电线路只采用了2台SV数据交换机，可以看出前者具有更好的可靠性。

三、提升智能变电站继电保护系统可靠性的方法

智能变电站母线保护是断电保护系统的关键环节，母线装置的可靠性会对智能变电站的正常运行带来影响。为提高智能变电站保护系统的可靠性，需要使保护系统具备合理的冗余结构。冗余装置是提升继电保护系统的关键措施，任何型式的变电站都离不开冗余设计。可以利用两套继电保护系统，并设计终端保护设置、数据交换机及合并单元，以提高系统的保护性能。

1、变压器继电保护配置。电力系统供电电压是设定好的，如果运行电压值出现波动，会使配电系统正常运行受到影响。智能变电站控制运行电压时，需要采用主变压器来完成。变压器是变电站重要的电力设施，电压的控制采用分布配置的办法来实现，从而起到对变压器的保护，可以采用差动断电保护的措施。保护变压器时，可以采用集中配置的办法，保证继电保护安装可以独立完成，实现对非电量的继电保护功能。断路器和电缆连接完成后，可以把继电保护的性能充分发挥，变压器的可靠性得以显著提升。

2、可视化技术的应用。故障的排除是保证继电保护稳定性和可靠性的张耀保障。而当前飞速发展的信息技术是实现实时故障排查变得更加的容易。所使用的传统的通过数据、表格以及图形等方式所进行的故障排查已经无法满足继电保护的需求。而在继电保护中通过对可视化技术的利用实现故障监测，并进行故障分析。对于智能电网来说信息传输故障的发生是在所难免的，因此在进行错误信息的排查时应该保证所形成的故障波动与中间节点文件所产生的数据是一致的，如此才能引导工作人员更加及时准确的找到故障發生位置并结合导致故障发生的原因对其采取针对性措施，提高故障排查效率。

结束语

想要保证智能变电站可以高效运行，继电保护是必不可少的，在智能变电站继电保护系统中传统变电站的设备元件已经无法满足系统需求，传统设备也有光纤代替。在智能变电站中结构和元件组成对于整个电网的安全和稳定运行有很大影响，所以说实现智能变电站继电保护是评估智能电网的关键性数据，同时也是实现智能电网全面建设的关键步骤。通过继电保护的稳定运行促进电网建设的稳定发展。参考文献

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出生年月：1985年2月，籍贯：山东济宁泗水县，民族：汉，性别：男，学历大学本科，职称：工程师，毕业院校：山东科技大学，研究方向：电气工程及其自动化