智能变电站变压器保护系统可靠性分析

廖富泰

摘要：智能电网快速发展，智能变电站亦逐步成为建设主要核心内容，且对于传统形式的变电站继电保护系统来说，有着更加明显的优势，尤其是在其可靠性方面，这对于智能变电站的稳定安全运行来说有着积极的意义。文章就当前階段智能变电站发展状况、变压器保护系统模型对比分析、智能变电站变压器保护系统可靠性分析进行了简要论述。

关键词：智能变电站;变压器保护系统;可靠性

引言：依托于信息化技术的快速发展与行业进步，智能变电站度过了一段飞速发展期，这主要依赖于其本身相对于传统模式变压器保护系统的优势，其更高的可靠性，利于变电站应对各种复杂环境的挑战，利于变电站的持久运行。

一、当前阶段智能变电站发展状况

智能变电站指的是借助现代化、环保性能高、集成特点足的智能设备，将信息共享规范化、全站信息数字化、通信平台网络化作为智能变电站的整体运行要求，缩减一部分人力资源，利用各项信息化设备与技术即可实现信息的检测、采集、计量、保护、控制等功能。此外依靠智能变电站，能够实现电网实时分析决策、智能调节、自动控制等功能。

整个电力系统中，变电站的主导作用为连接各个支线线路，使其形成一个完整的整体，并对电力运输系统进行适当的分配与转换，从而满足各方面的电力需求以及电力运行安全。此外在电力系统持续运行中，变电站为关键节点，可在一定程度上保护电网安全与稳定性，这对于电力企业的长远发展来说有着积极的意义。且经过多年的发展与应用，当前阶段的智能变电站已经发展为电力系统不可分割的关键部分，功能性在逐步丰富与完善的同时，其传输的信息亦朝着数字化、智能化、现代化方向发展。同时，互联网技术与通信平台的逐步融合，使得智能变电站内部逐渐实现了一体化运行[1]。

二、变压器保护系统模型对比分析

从以下两个方面来对比分析变压器保护模型，以此来突出智能变电站变压器保护系统整体的可靠性：

1.传统形式变压器保护模型

传统形式的变电站保护系统模型，一次设备与互感器都需要借助电缆来连接测控系统、线路保护系统、变压器保护系统等。该种连接方式虽然能在一定程度上满足使用要求，但是整体的连接过程难以通过单段电缆实现，但是更多的电缆，意味着需要更多的连接接口，这无形中提升了连接难度，并且会不同程度的受到外界电磁影响，因此可以说，传统形式的变压器保护系统整体结构与其本身的可靠性仍旧有着较大的进步空间。

2.智能变电站变压器保护模型

当前阶段，就智能变电站变压器保护系统来说，其保护装置主、后备分离单重配置与主、后备一体化保护配置两种类型。而就一体化保护装置来说，其采用的是双重化配置，变压器低压侧、高压侧会根据其本身的结构特点以及功能特性选择独立智能终端进行合并单元双重化建设。该种装置模式的优势是能够最大程度的发挥出主、后备保护功能的效用，并且对比传统模式来说可靠性、稳定性更高。其缺陷亦很明显，需耗费更多的资金投入用于维护以及配置运行，这在一定程度上提升了变电站经济压力，且过程层网络会更加的复杂，因此该种模式要实现广泛的应用，切实应对复杂的电力环境，还需在技术与应用方面进行完善。而在进行主、后备分离各自单重配置进程中，低压侧、高压侧会分别装置相应的后备保护设施，以满足其各自不同的应用需求。就高压侧来说，其过程层需配置相应的后备保护、智能主保护合并单元，另一方面高后备过程层配置状况基本与高压侧保持一致，但是需求注意，该部分的合并单元选择的是智能终端一体化的装置方式，对比前者来说，后者装置方式需更多的保护装置支撑，并且过程层网络因其结构特性会涉及到各方面因素，反复错杂性更高，因此虽然其可靠性、安全性更高，仍需针对其结构问题与功能性问题进行补足、完善与优化，使其能够面对各种环境下的系统保护要求，促进变电站的长远发展[2]。智能变电站变压器保护模型，主要包括智能终端、合并单元、主后备一体化保护配置若干，一般连接方式如下图1所示：

三、智能变电站变压器保护系统可靠性分析

智能变电站变压器保护系统可靠性分析可从以下多个方面举例分析：

1.直采网跳模式

就直采网跳模式来说，其保护系统模型应用进程中，存在的问题主要在于互感器在与合并单元进行连接时会耗费更多电缆，若是因外界因素导致其中一根电缆发生问题，整体保护系统的功能性会受到很大程度的影响，严重情况下会使得系统处于崩溃状态。但若是在直采网跳模式下，同种类型的元器件有着同等的可靠性，且不需过多的去考虑元件间存在的共同作用，能够以交换机冗余方式来强化变压器差动保护可靠性与稳定性，且在故障发生时，能够以极短的时间完成修复工作，其后系统的可靠性不受过程影响[3]。

2.网采网跳模式

就网采网跳模来说，其保护系统模型应用进程中，电流互感器需与合并单元经多组电缆进行连接，并且在电压互感器与电缆进行连接时多进行的是三相电压采集，变压器智能终端应用的电缆则会直接连接断路器跳闸线圈，以此来直接对其形成作用。该种方式对比上述保护系统来说，能够在一定程度上降低误差，较多应用在一些对精度要求较高的变压器保护系统中。

3. 直采直跳模式

就网采网跳模来说，其保护系统模型应用进程中，人们普遍认为智能终端一体化装置的核心结构即为充足两个即以上不同种类的保护装置，其虽然具备更为强大的功能与效果，但是就其应用情况来说，并未起到1+1>2的效果，甚至在一定程度上抑制了某项功能的发挥。对比以上三种模式，直采直跳模式稳定性、可靠性更高，其不需应用很多交换机，即可达到对变电站整体系统的保护作用，其有效缩减了智能变电站保护系统的投入成本，利于该种模式的迅速传播，应用价值更高[4]。

4.交换机组网模式与相应的对比情况

一般条件下，智能变电站通常会选择一次设备与双母接线，通过电子互感器得到数字量信息，再传输至合并单元，整合之后统一传输至保护装置，最后借助智能终端控制开关设备。由此，当前智能变电站一般是按照站控层→间隔层→过程层进行搭建。而过程层基本都会涉及到变压器、断路器、开关等设备，运行进程中会涉及到较多环节，故而在分析其可靠性时，应将传输元件、介质等考虑在内。在智能变电站变压器保护系统中，未切实提升其可靠性，在保证其冗余度后，还应关注报文延时带来的影响。

综合分析交换机组网方式，能够得出，总线形结构整体来说结构单一，但却不会有很多冗余度留存，但是缺陷同样明显：可靠性降低、通信延时长。其选择的星型搭建结果一定程度上缩减了总线形结构带来的延时缺陷，但是却对交换机各方面的机能要求比较高，一般形式的交换机难以达到星形结构构建标准。环形结构虽然冗余度更强，但是其本身结构的复杂性，以及与总线形一样的结构，仍旧逃脱不了通信延时较长这种致命的问题。因此对比以上情况来说，星形与环形网络存在更少的弊端，其缺陷虽然存在，但是可靠性明显更强。

此外智能变电站中还存在一种“三层两网”结构，在应用直采网跳模式时，若是互感器与合并单元应用的连接电缆发生互相，会导致整体保护系统瘫痪;在应用网采网跳模式时，电流互感器与合并单元连接的目的是进行三相电流采集。对比系列保护系统方案来说，一般会选择可靠性更高的直采直跳，能够直接进行报文传输，可靠性更高。

结语：综述，智能变电站变压器保护系统可靠性分析进行了论述与分析，探讨了其对比传统变电站的优势，并分析了各种形式保护系统的不足之处，提出了相对合理的优化建议。要求相关技术人员能够根据变电站的切实需求，搭建与完善相应的变压器保护系统，使其充分保障变电站的稳定运行。

参考文献

[1]孙涛，李玥，杨萍等.智能变电站中关于主变差动保护动作可靠性的研究[J].科技致富向导，2019，（33）：75-75.

[2]王宁，刘夏.智能变电站变压器保护系统可靠性研究[J].智能城市，2018， 4（17）：148-149.

[3]詹智华，詹荣荣，陈争光等.基于EPON网络的智能变电站继电保护技术研究[J].电力系统保护与控制，2019，44（5）：102-107.

[4]梁阳阳.继电保护在电力系统中的可靠性及风险分析[J].科技与企业，2019， No.298（1）：239-240.