试析智能变电站继电保护系统可靠性分析

曾嘉俊

佛山供电局 广东佛山 528000

与传统的变电站相比，无论是智能变电站还是其继电保护系统都有着极大的改变，包括在整体结构上和其功能上都有很大的提升，而当今电力系统的逐步完善，供电网络的规模和输电线路的加长，无论是对生产还是生活，继电保护系统的重要性呼之欲出，将故障伤害降至最低，有效保证电力系统的运行安全，确保供电安全。

1 智能变电站继电保护系统的结构组成及其工作原理

智能变电站通过网络技术对电力信息进行合理的采集与处理，智能变电站主要是利用计算机控制等方面的技术，通过数字信息使变电站真正达到可以在线进行分析和协同过后，对变电站进行实时的智能调控。完整的智能变电站继电保护系统由八个大方面组成，其中包括：智能终端、交换机、断路器、合并单元、保护单元、电子互感器、网络接口和同步时钟源以及其他的结构合并组成。在电力发生故障后，继电保护装置自动检测故障原因，驱动断路器工作，将故障部位与电力系统分离，使故障部位附近的设备免于损坏，从而保证了供电安全[1]。

1.1 智能终端

智能终端作为电子互感技术和计算机控制技术的合体可以精准的接收和处理一些保护装置的跳合闸的指令，准确识别断路的运行状态，可以做到设备的状态检修，取代了原有的定期检查和预防实验。也可以精准的查看电力系统内部各部分的元件的指标、状态等相关的信息，工程师可以第一时间简了解变电站的状态，为后期解决电力故障提供信息基础。

1.2 交换机

交换机是智能变电站的最关键的组成部分，传统的变电站依靠电缆与进行数据信息交换，而交换机则取代了传统的电缆数据传输，并建立单元传递的平台，进而帮助智能变电站利用通信通道完成系统之间的信息传递，提升了数据的传输效率，也就达到了“智能”二字的功效。

1.3 合并单元

合并单元的作用是把互感器传输来的信息进行重新的整合，将整合完的数据传输到保护控制装置上。合并单元是智能变电站的重要环节，他可以处理好各种装置之间的练习问题，从而降低成本。

1.4 电子式互感器

智能变电站在工作时期所搜集到的网络信息，电子式互感器可以精准的接受并传输到合并单元上，传统的电子式互感器采用的是电磁式的结构方式，不过随着我国生产力的飞速发展，电子式互感器取代了电磁式互感器，该装置改变了传统的互感器在使用存在的一些问题，从而提高变电站内部断路处的准确控制程度，保护了电力系统的正常、安全的运行。另一方面，传统的光缆成本较高，而电子式互感器自带光缆，且绝缘方式简单，提高了安全性也大大降低了成本。

1.5 同步时钟源

同步时钟源在智能变电站继电保护系统中的使用，让智能变电站实现了统一的时序。在智能变电站继电保护系统发生故事时，能够将发生事故的相关元件的相关资料准确的传输给智能变电站继电控制中心，为后面工程师的维序员提供良好的数据支持。

2 智能变电站以及其继电保护系统的可靠性研究及系统分析

智能变电站所采用的是相互独立的双重保护系统，两个系统互不打扰。配备两个网络的冗余通信协议，保证了数据传输和各种信号的稳定传输。可靠性是指在一定的环境和时间条件下，继电保护系统对智能变电站起到的保护系统自身任务完成的相关概率，对于其可靠性，我们可以采用可靠性图框法，它是对复杂系统的可靠性进行建模的一种工具，其结构简单，便于理清其中复杂的逻辑关系，计算起来较为简单[2]。为了是智能变电站能在实际的生活应用层面实现智能化，主变压器所用的继电保护系统应该由计算机控制中心的中央处理控制器实现相关的控制，所检测出来的数据可以作为是否启动继电保护器的依据，从而提升继电保护系统的可靠性主变压器的保护可靠性。主变器的保护系统的可靠性，可以利用最小路集函数和最小割集函数控制算法，把每个电器的正常状态下的数据引入，从而获取初主变器的可靠性函数，再把各种电器的故障率加入进来，从而得到主变器的继电保护的可靠度。对最小路径集法检验，可以对可靠函数准确性进行检验，进行串联。220kV的线路上需要5个以上的继电保护单元，结构复杂且不好分辨，一些线路为冗余结构，则需要4台数据交换机，而110kV的只需要2台数据交换机，所以由此可以看出谁有更好的可靠性。

3 智能变电站的继电保护系统的提升可靠性措施

3.1 变压器的保护

提升变压器的保护的可靠性对于保护整个智能变电站的安全运行都起到重要的作用，电厂输送初的电压是恒定的，但是运行电压不稳定的话，也会使整个变电站受到影响，保护变压器可以采用微机保护和集中配置，微机保护技术成熟，而且集成了保护、测控等众多功能。通过上传设备状态、保护数据等信息，对变电站内各个信息进行实时更新监控，人们可以根据实际实现修改相关值等保护手段。集中配置的手段则保证了继电保护能够正常完成，实现非电量的继电系统保护[3]。

3.2 母线保护及组建母线保护组网

母线装置是否稳定可靠，关系到智能变电站是否能够保持其正常的运行。对于母线保护组网方法，主要利母差保护的装置，其作用是可以更加有效的接收到智能终端所发出的信息，另外采用使保护系统具有冗余结构和双以太网并行保护，可以使其冗余结构优势更好地体现[4]。

3.3 接地布置安全可靠性提升

线路接地是保证装置及电力系统运行安全的关键，要确保接地的安全性和可靠性。监察时一定要做到无遗漏，无缺陷。接地时选择横截面大的铜线，选择并测定接地的安全区域，以确保接地的全面性和减少对一次设备可靠性的影响。

3.4 实现可视化技术的运用

要在智能变电站中运用强力有效可视化技术，比如自动报警机制，对继电保护系统的稳定运行也有很大的提升。当有故障发生时，自动报警系统救护启动，变电站的继电保护系统会马上反应，查找出故障点并发出对断路器断路的指令，并收集故障数据，完成跳闸。自动报警系统会自动监视并提升电力故障的诊断效率，以保护电力系统的正常安全运行[5]。

3.5 超额电流保护

在正常的工作之时，会有很多各种各样的因素会去影响智能变电站去正常的发挥功能，比如电流超额导致变电站整体的系统中的某一元件或者外部的某一设备承受不住其电流而产生断路的情况引起其他元件电流负荷过大，导致变电站瘫痪的现象，影响继电保护系统的可靠性。工作人员应实地考察并改进配置方法，采取一些的方法，对各线路中点流量进行测定并监控，及时的将信息发送到终端来解决，即可大幅度提升变电站的继电保护系统的稳定性。

3.6 继电保护系统内部的结构线路保养检查

智能变电站在工作的进程当中，工作人员要实地检查并记录其内部线路的情况。做好预防检查的同时，在采用一些保护方法让继电保护系统可以不间断的发挥自身的作用。对继电保护系统内部所有的线路进行检查并记录，在第一时间了解实际情况，并作出相应的应对策略，才能完成对间隔单元的稳定保护，进而提升整个系统的稳定可靠性[6]。

3.7 加大高新技术的应用程度

高新技术的发展在推动生产力的同时也推动了电力行业的发展，硬件设备不断地更新。为智能变电站继电保护系统的可靠性提供了技术支持。国家在这方面也相当重视，在吸收国外先进技术和历年的基础上，扩充了很多功能，比如在计算机和网络技术的基础上增加监控系统，这些高新技术的扩充也使机电系统的稳定可靠性获得了较大的提升[7]。

4 结语

随着时代的进步和发展，未来的用电趋势会日益增进，相对的对电力资源的需求会持续增加，智能变电站会成为主流趋势，虽然与传统的变电站相比，智能变电站有了很多的优势。但也因为增加了很多的高新技术，所以对人们来说未来也会有很多的未知的问题等待着我们去解决和挑战。只有重视对继电保护系统线路的保护有效且高效和加强对电力系统的监管检查力度，做好预防检查等前置工作并在发生故障的时候第一时间发现并在第一时间制定好解决方案，才能使继电保护系统可靠、稳定且高效。