智能变电站继电保护系统可靠性分析

纪双全

摘要：阐述智能变电站的继电保护系统，确保智能变电站的安全，提升继电保护系统的稳定，相关管理措施和技术手段，实现继电保护系统可靠运行。

关键词：智能变电站;继电保护;系统可靠性

智能变电站的继电保护系统对变电站的稳定运行有着重要的关系，由于智能变电站的复杂性，使得对继电保护系统的可靠性有了更高的要求。

为此，必须合理利用相关技术和做好管理工作，提升继电保护系统的可靠性，提升智能变电站的稳定性。

1 智能变电站继电保护系统构成

智能变电站中具有三层结构，表1展示了智能变电站的构成。

1.1 电子式互感器

互感器是智能变电站的关键组成部分，传统变电站都以电磁式互感器为主，经过技术的发展，变成了目前的电子式互感器。电子式互感器在结构上相对传统的电磁互感器具有绝缘简单、暂态特性优越、无磁饱和与铁磁谐振等优势，可以更精准地对一次电气量信息进行精准地传变，为控保装置正确动作提供更精准的信息，保障智能变电站的安全、稳定运行。从结构上分析，电子式互感器一般都装有配套的光缆，在解决传统互感器二次负载等问题的同时，也节约了电缆的成本。

智能变电站在运行时所收集到的电网信息都会被发送到相应的合并单元，一般情况下，合并单元接收到的信息来自电子式互感器等，信息将会被合并单元重新整合，以及通过计算除去合并单元中的错误信息和数据，修正信息中的错误格式，然后再将信息传递给保护装置。所以合并单元能对信息进行初步处理，让保护装置可以利用准确的信息，也能处理各种装置之间的接线问题，保证智能变电站的稳定性，还能减低变电站的运行成本。

1.2 智能终端

智能终端的特征主要体现在信息数字化、控制智能化、状态可视化三个方面。信息数字化是针对其通信功能而言，即一次设备的状态信号、控制命令均应转换为数字信号后通过光纤与保护、测控等二次设备交互信息。控制智能化，是体现设备智能化水平的一个重要指标，主要是接受和处理保护、测控装置下发的GOOSE命令，对开关设备进行分合操作等，通过智能终端实现一个间隔内相关一次设备的就地数字化。状态可视化是区别于常规高压设备的又一主要特征，可以对一次设备的温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等各种数据信息进行采集。智能终端的存在解决了过去电力系统出现故障后可能出现检测不及时、精准度不够等问题，以及汇总智能变电站的关键运行信息，帮助技术人员了解智能变电站的运行情况，利用这些重要信息可以给电力系统故障提供支撑，最终制定针对性的方案、解决电力故障问题。

1.3 合并单元

智能变电站在运行时所收集到的电网信息都会被发送到相应的合并单元，一般情况下，合并单元接收到的信息来自电子式互感器等，信息将会被合并单元重新整合，以及通过计算除去合并单元中的错误信息和数据，修正信息中的错误格式，然后再将信息传递给保护装置。所以合并单元能对信息进行初步处理，让保护装置可以利用准确的信息，也能处理各种装置之间的接线问题，保证智能变电站的稳定性，还能减低变电站的运行成本。

1.4 交换机

交换机能够传输各种不同类型的数据和信息，可以提升智能变电站的信息传递效率，使智能变电站可以发送和接收更多不同类型的信息。随着目前技术的发展，交换机的功能日趋完善，从传统的单纯完成信息传递工作，开始向构建以太网的方向过渡，因此信息传递能力更强，而且也具备较高的稳定性。随着智能电网信息量逐渐升高，所以交换机在智能变电站中正发挥越来越大的作用，对提升电网的控制效率，保证电网稳定发挥着十分重要的作用。

2 智能变电站继电保护系统可靠性提升策略

2.1 优化组网结构

在智能变电站中，通过对过程层交换机进行静态组播、VLAN等技术进行流量控制，可以提高网络带宽利用率，减少交换机负载及网络转发延时，确保信息交换的时效性和有效性。以母差保护为例，母差保护和各间隔智能终端设备的信息交换量较大，对智能变电站继电保护系统的母线制定保护方案时，必须有效使用母差保护装置收集智能终端的数据信息，为实现继电保护目标构建良好基础。但是实际工作中，技术并不能完美解决保护需求，使用该技術会导致母差保护装置的实际容量降低，影响智能网络的稳定运行。为此，应合理使用VLAN或静态组播技术，降低网络风暴发生的可能，确保保护信息交换的时效性和有效性，提升保护系统的安全性和稳定性。

2.2 完善自动报警功能

变电站运行过程中，如果系统内部出现故障，就会自动发出警报，智能变电站的继电保护装置就能做出反应，通过识别智能变电站中相关电力数据和整理信息以及保存之后，再识别故障发生位置;系统的分析模块会利用系统故障前后的运行数据，完成对故障的初步诊断工作，之后智能变电站内部的继电保护会跳闸以保护整个系统。报警装置的运行速度和自动化水平有关，智能变电站建设中应该完善自动报警功能，保证系统稳定性和可靠性。必须加强对自动报警系统诊断和自动识别功能上的研发，提升对智能变电站故障问题的发现速度和诊断的准确性，保护智能变电站的同时也保护电力系统，避免电力系统受到故障问题的干扰，充分保证智能变电站运行的稳定。

2.3 优化和完善保护配置方案

设计智能变电初期，应充分收集和分析系统资料，对全站继电保护配置进行系统性论证。一般情况下，应对110k V（重要设备）及以上电压等级设备配置双套主保护，以提升继电保护系统的可靠性、稳定性。以线路为例，随着电网的发展和通信网络构架的完善，在高电压等级电网线路上配备双套纵联差动保护越来越普遍。纵联差动保护只有保护区内故障时才动作，不存才与下一级线路配合的情况，可快速切除全线任何一点故障，确保系统运行的稳定性。通过优化继电保护系统配置方案，可提升变电站系统的稳定性和可靠性。

2.4 优化运维体系

智能变电站运维工作中，运维人员所使用的软件、硬件都应使用标准的操作，而且要重视对智能终端柜操作过程中的关键点，减少设备因运转过程中不利影响。对系统的维修和养护工作也要结合具体的工作内容确定处理方法，电力系统内部应结合自身变电站在智能技术选择、应用方面的特点建立规范的操作手册，加强日常工作中对系统的状态评测等工作，利用核心技术提升系统的监管水平。并且，智能变电站技术是在不断发展的，因此在变电站技术水平不断提升的同时，也要不断更新运行维护标准，确保运维工作的质量。

2.5 过流电限定保护

智能变电站运行中会受到外界因素的干扰而出现电流过载的问题，容易引发线路或变电站相关一次设备出现过电流，也即电流过负荷，从而导致故障发生时继电保护误动或者拒动，影响系统稳定性和可靠性等一系列问题。因此，可以在根据智能变电站中设计电压限定延时，以实现每个间隔终端电流的准确测量，一旦发现负荷问题，及时对系统进行调整，实现对系统的过流电限定保护。

3 结语

随着电力技术水平的提升，大量的智能变电站投入到了电网当中，增加了电网管理的复杂性，对继电保护系统有了更高要求。所以，必须加强对继电保护系统的研究工作，加强在技术层面的创新，采取科学的管理制度，发挥继电保护系统的作用。

参考文献：

[1]王同文，谢民，孙月琴，沈鹏.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].电力系统保护与控制，2015，43（06）：58-66.

[2]王超.数字化变电站继电保护系统可靠性研究[D].浙江：浙江大学，2013.