智能变电站继电保护系统可靠性分析

张瑜 国网重庆市电力公司合川供电分公司

一、智能变电站继电保护系统工作原理

第一，继电器线路中电流增大和短路，通常发生故障的电器元件与它直接相连的电源中间的线路会出现短路，电流增大的状况，此故障会导致线路损毁；第二，电压降低的故障，在发生相间短路与接地短路故障时，电源与用电器各点的相间电压或相电压值直线下降，而且越靠近短路位置，其电压就越低；第三，电流与电压的相位角发生偏差和一定幾率的变动。当继电器正常工作时，电流与电压之间相位角与负荷的功率因数角相同，一般为19°左右，三相短路时，电流与电压之间的相位角就由线路的阻抗角决定，一般为59°～84°，然而，保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+（60°～85°）；第四，测量阻抗的变化，测量阻抗也就是测量点电压除以电流的数值。系统正常工作过程中，阻抗数值为负荷阻抗。金属性短路时，测量阻抗变化为线路阻抗，故障消失后，测量阻抗的值明显减小，并且阻抗角也会随之减小。

二、提升智能变电站继电保护系统可靠性的策略

（一）通过数字化保障继电保护的性能

重视互感器的传输性能，减少互感器故障，降低其他因素对继电保护造成的影响。这能保证传输电气量信息的真实性和有效性，同时提高继电保护装置的性能。合理利用数字化，通过数字化的组网方式分析和计算数据，可以有效提升数据的准确性，从而保证继电保护的性能。

（二）提升继电保护网络的架构

总线结构中的交换机可以通过端口和其他交换机进行连接。一般情况下，IED端口的速度没有上端口快，且交换机的最大数量由系统最大延时决定。当主交换机和其他交换机进行连接时，能够有效缩短系统的等待时间。这种结构不具有冗余度，在出现故障时，可能会造成所有IED信息的遗失，环形结构交换机的优点是能够自行组成闭环。当连接点突发故障问题时，它可以利用其充足的冗余度进行调节。信息在被传递的过程中会进行多方面工作，需要消耗宽带对其进行传输。系统内部有一个管理交换机，主要是向交换机发送相应指令，使交换机自行检测环路。信息在环路中传送的时候会停止流动，从而终止传输。

（三）提高智能变电站母线保护

智能变电站母线保护是断电保护系统的关键环节。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。冗余性受保护装置和通信网络的冗余度的影响。在物理层次，控制网络拓扑结构可实现灵活组网，发挥特有的优势。采用双以太网并行的保护技术，使其具备的冗余优势得到更好的体现。智能变电站通信网络拓扑结构可以采取多种型式，科学合理地选用结构型式可以更好地提高冗余度。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。

三、提升智能变电站继电保护系统可靠性的方法

（一）提升变压器保护的可靠性

电力系统对电压额度有一定的要求，确保电压额度的准确性才能保证电力系统供配电的正常运行。在实现对电压的有效控制的过程中，变压器系统的运用起着决定性的作用。因此，变压器可采取分布式的方法进行配置，可以分散变压器系统的压力，避免由于变压器承受过大压力而出现问题。而在继电保护系统的后期配置中，需要将分散配置与集中式配置进行结合，以降低系统的复杂性，进而提升继电保护系统的可靠性。

（二）做好过程层的继电保护

过程层的继电保护主要是通过对电力系统中母线、变压器和配电线路等进行保护，实现降低电力系统运行风险，对电力调度系统实施必要的保护，进而实现保障电力系统安全运行的目的。通常来说，继电保护系统的稳定性能保证电力系统在发生波动时保护定值稳定。但是，智能变电站中存在着大量一次设备，应注意开关与硬件的分离，保证开关和硬件的相对独立性，进而对变电站母线和输电线路实施保护。可以通过多段线路保护的方式对智能变电站母线和变压器保护进行定义。在变电站主站采样的同时，进行采样数据的实时调整，保证采样数据的适用性和可靠性。

（三）间隔层中继电保护的提高

将双重化装置运用到变电站继电保护系统中，对后备保护进行集中配置，是做好间隔层继电保护，提高继电保护系统可靠性的有效措施。后备保护系统能为变电站后备设备、开关失灵及相邻范围内的线路和端母线提供保护，进而对电网系统运行中产生的故障和问题进行精确的诊断，并提供及时有效的解决办法。除此之外，可以在技术手段允许的情况下，将智能变电站的电压等级进行集中配置，使其适应电网运行的具体情况。

（四）可视化技术的运用

为提高智能变电站继电保护可靠性，需要对故障实现有效处理，引入可视化技术对继电保护装置进行监控是十分必要的，能实时监控继电保护装置运行情况，实现故障预警和运行数据采集。继电保护装置产生运行故障时，要对中间节点文件形成的数据信息进行准确采集，以全面分析故障，从而确定故障原因。为工程技术人员提供准确的排查记录信息，针对故障情况制定切实可行解决措施。

四、结束语

随着电网建设事业的快速发展，智能变电站已成为我国电网建设的重要组成部分。为保障智能变电站的安全正常运行，加强继电保护系统的可靠性成为当前建设的重要内容。通过对智能变电站继电保护系统的可靠性进行分析，从硬件系统与软件系统中，采取有效措施增强该系统日常运行的稳定性，进而为我国电力事业的发展提供安全保障。