智能变电站继电保护系统可靠性研究

2021-03-27王涛

光源与照明 2021年5期

王涛

国网宁夏电力有限公司检修公司，宁夏银川 750001

0 引言

近年来，随着社会经济的发展，人们对用电要求也越来越高。智能化是许多领域的发展趋势，我国也投入了大量资源建设智能化电网。智能变电站是智能电网的重要组成部分，其继电保护系统的稳定性对变电站安全和稳定具有决定性作用。为了适应当前的用电需求，保障用电安全，需要不断完善智能变电站继电保护系统的建设，不断优化升级智能变电站相关技术，从而保障用电安全。文章对当前的变电站继电保护系统进行研究分析，结合国内外智能变电站的建设情况，分析影响变电站继电保护系统的因素，从而提出科学的方式降低故障发生风险，提升继电保护系统的安全性与稳定性。

1 智能变电站继电保护系统分析

1.1 智能变电站概述

智能变电站是将变电站技术与电子通信网络技术相结合，从而实现对变电站的智能化管理。智能变电站能够测量电力数据，采集以及控制相关的功能，对变电站进行实时管理。相较于传统的变电站模式，智能变电站能够解决传统变电站管理存在的问题，通过高速以太网采集和传输电压与电流模拟信号，对变电站设备进行有效管理，提升整体管理效率。

1.2 智能变电站继电保护系统组成

（1）电子式互感器。电子式互感器是继电保护系统的关键部分，与传统的电子互感器相比，现在的电子互感器以电子式为主，能够准确查找故障位置，实时保障保护装置，而且能够适应智能化电网的需求，使电网系统更加安全稳定。

（2）合并单元。在智能变电站继电保护系统运行过程中，电子式互感器将搜集的电网信息传输到合并单元，合并单元能够重新整合搜集到的信息，对信息进行处理并且传输到保护装置。此外，合并单元能够处理好不同装置的接线问题，降低设备成本。

（3）交换机。交换机是智能变电站的关键部位之一，相比于以往的交换机，智能变电站继电保护系统的交换机能够传输数据和信号，交换关键数据帧，提升数据传输效率和数据安全性。

（4）智能终端。智能终端能够解决电力故障系统检测不及时的难题，为电力故障检测提供解决方法，在接收到断路器的指令后，可以将相关指令传送到站控层，提升智能变电站故障处理效率。

1.3 智能保护系统可靠性的作用

相比于传统的保护装置，智能保护系统拓展了数据提供途径，也给维护人员提出更高的要求。继电保护系统运行对智能变电站的运行具有关键的影响，如果系统出现故障，可能会影响整个电网的稳定运行。为了保障智能保护系统的安全稳定，需要深入了解保护系统的结构、原理和功能特点，对装置进行调试和管理，减少其他因素影响，从而确保整个系统的稳定运行[1]。

2 智能变电站继电保护问题分析

2.1 影响数据传输

一旦智能变电站保护系统出现问题，其数据传输也会出现问题，造成相关指令无效应答，对整个电力系统的运行造成影响。对于智能变电站而言，如果传输介质出现问题，影响数据传输安全与传输效率，不仅会影响变电站的正常运行，也会影响用电安全。

2.2 失误问题

对于智能变电站的继电保护系统而言，继电保护系统发生失误，会对智能变电站系统的计算产生不良影响。在智能变电站的继电保护系统中，以人为计算失误和定值整定计算失误为主。一旦计算失误，将会引发较大的运行风险，人为计算失误会造成操作误差，定值整定计算失误将会引发运行风险，对智能变电站的运行造成不良影响[2]。

3 提高继电保护系统可靠性的有效措施

3.1 优化系统结构与运维模式

针对智能变电站的继电保护系统，可以从系统和运维的角度提升其稳定性，具体的方法如下。

（1）优化系统结构。在设定系统的时候，对保护系统的结构进行优化，从继电保护系统的组成结构来看，选择新的网络作为过程层网络，能够提升网络传输的安全性，确保数据传输稳定。在传统的变电站系统设置中，冗余现象会造成资源浪费，影响数据传输效率，因此，选择单一采集的方式，减少二级系统的冗余情况，确保数据源统一，以继电保护系统为中心设计智能变电站系统，能够减少冗余，提升传输效率，降低采集延迟。

（2）设计环形网络结构母线保护组网方案。母线保护组网方案主要是利用母差保护装置，有效接收智能终端信息，从而实现继电保护，但是从其运行效果来看，母差保护装置会影响母差保护容量，对继电保护造成影响，因此，需要选择环形网络结构，以提升其稳定性，从而不断提升继电保护系统的稳定性与可靠性。

（3）优化运维模式。为提升继电保护系统的可靠性，需要对运维模式进行优化，选择合并单元模式处理信息，对其信息进行监管。同时，对压板进行有效处理，加强对变电站设备的监管，实现对整个体系设备的实时监控，以提升系统的运营效率[3-4]。

3.2 系统实时监控与自动报警

智能变电站的设备需要实时监督管理，以了解变电站内设备的运行情况。如果设备出现异常，需要及时启动报警，以提升继电保护系统的可靠性。在智能变电站中设置自动报警机制，一旦出现故障或异常，立刻启动报警，由继电保护装置做出反应，以保护变电站设备。继电保护装置能够保存变电站的相应数据，为后续管理提供数据备份，同时能够准确定位故障部位，做出故障分析与初步诊断。一方面能够开启自动跳闸，以保护电网安全，另一方面可以为智能变电站的诊断和后续维护提供依据，提升智能变电站的可靠性。

当智能变电站出现故障时，需要对运行状态进行评估，记录故障问题。特殊操作管理程序应该设定在系统的首要位置，选择正确的技术和设备，对运行状态进行监测，以保证系统稳定性。智能变电站运行时，对系统进行实时监控，同时对设备状态进行评估，以做好设备分析，为后续的维护管理提供依据[5-6]。

3.3 过流电限定保护

智能变电站运行过程中，会受到多种因素的影响，过电流和过电压会对线路造成影响，从而引发设备故障。可以选择合适的方式保护过流电流和过流电压，以提升稳定性。电流负荷大时，容易造成变电站设备故障，引发跳闸。为了解决相应的问题，提升继电保护系统的稳定性，可以优化线路，准确测量线路电流量，选择电压限定延时的方式进行分配和管理。如果线路电流过大，将会及时发出警示信息，通过保护动作以提升系统稳定性[7]。

3.4 变压器与过程层继电保护

为提升系统可靠性，需要对变电站的变压器和过程层进行保护，具体的保护措施如下。

（1）变压器保护。变压器是变电站的关键设备，通常在变压器设计中，为了提升变压器稳定性，选择比率制动原理进行设计，以提升其稳定性。智能变电站订单变压器可以选择人工神经网络原理进行保护，在运行过程中，选择智能技术提升变压器设备运行灵敏度，增强其自我检测的能力。智能变电站可以选择记忆功能和处理功能对设备进行保护和测控，通过网络和智能技术，实时监测并记录设备的运行情况，采集数据信息，并且对设备进行有效控制[8]。

（2）过程层继电保护。过程层继电保护主要是对系统的变压器和母线进行保护，在智能变电站运行过程中制定继电保护系统的保护值，保证保护值的稳定性。为确保继电保护稳定性，需要分离硬件和开关设置，选择多段路的方式进行保护，采用预防措施做好保护管理，提升数据采集的准确性，从而提升继电保护系统的可靠性与稳定性[9]。