智能变电站继电保护系统可靠性

吴彬 邓玉章

摘要：继电保护是电网安全稳定运行的最重要的防线，其在系统发生故障时能否实现可靠的动作，以及非故障时可靠不动作将对人身安全、设备安全产生着直接的影响。基于此，本文分析提升智能变电站继电保护系统可靠性的相关策略，发挥智能变电站在电力网络中的重要作用，促进电力行业的现代化发展。

关键词：智能变电站;继电保护;可靠性

1智能变电站继电保护系统的组成

1.1电子式互感器

电子式的互感器是智能变电站继电保护系统中的重要组成部分，传统的互感器一般为电磁结构，电磁式互感器不能应对数字化的电气量测系统发展。因此采用电子式的互感器，电子式的互感器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。从经济效果上分析，电子式互感器能够利用光缆取代电缆，使得绝缘结构更加的简单化。从设备的发展性上进行分析，电子式的互感器能够提供数字量的输出，实现二次设备系统集成，促进变电站实现智能化。

1.2合并单元

合并单元能够对过程层进行采样运输，通过接收时间标记的电子式互感器传输额采样信息，然后将这些采集到的数据传输到继电保护设备之中。合并单元的优势是实现了数据的共享，与此同时，因为合并单元不需要像传统继电保护装置一样进行非常复杂的接线工作，因此极大地节省了成本。智能终端则实现了断路器的实时监控，可以控制断路器的开断，还可以反馈断路器的运行状况。

1.3交换机

交换机是智能变电站继电保护系统中的核心部件，在继电保护系统中，以交换机为核心设备的以太网能够将传统的保护系统代替，继电保护装置是变电站的大脑，交换机是智能变电站的中枢神经。在数据传输环节中，交换机的主要功能够建立在通信通道基础上，实现数据帧的交换。

1.4同步时钟

同步时钟可以实现智能电网信号采集和传输的时序统一，从而智能电网在运行的时候可以更加可靠、准确。现在，同步时钟主要是通过使用GPS对变电站的对时装置进行信号的接收，同时发出同步脉冲，这样所有的装置就都可以接收并且解出同步计时点及校正。

1.5智能终端

在电网电力系统中，经常会出现很多故障，为了实现故障检修，需要引入智能终端。智能终端的出现能够对系统断路器设备内部的电、磁、温度、机械等状态进行检测。该种基于智能终端的检测，其故障预防性能比较高，实现系统的智能化控制。一般情况下，智能终端一方面能够接收保护装置传来的跳合闸命令，另一方面也能够将断路器的实时信息传递到站控层。

2提高智能变电站继电保护系统可靠性的策略

2.1优化系统结构与运维模式

（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。在运行的过程中应当加强对设备监测信息的应用，间隔智能终端和合并单元，在过程层网络中实现交换机的间隔，对公用交换机及相应的网络进行合理的调度和管理，对于不同装置软硬压板要采取不同的操作，要注重智能终端柜的现场操作和运行的注意要点。在维护的过程中，要与实际需要相结合，制定运行支持、状态评价、设备消缺等详细的现场维护作业指导手册，突出关键技术的管理程序。设備状态监测是状态检修的基础，在智能变电站中，从交流采样到保护出口回路都处于监测中，要想实现良好的设备状态评估，就需要增强监控分析能力。

2.2保护变压器的配置

在智能化电力系统中，每条线路是有固定的电压限度的，电压必须稳定，过高或过低都会影响线路的正常运行。变压器系统可以有效的调节电路中的控制电压，变压器是智能变电站进行配电保护的重要设施。在变压器装置发挥其配电保护功能时，一般会采用分布式的配置方式，采用这种方式可以实现差动式的继电保护。变压器装置同时也需要进行后备保护，所以配置必须采用集中式。同时对于非电量，可以采用独立安装法实现继电保护，采用独立安装法时，断路器与电缆相连接。

2.3过程层继电保护

过程层继电保护同样是提升继电保护系统可靠性的关键途径，在实际的工作过程中，过程层的保护主要是对继电保护系统的母线与变压器等设备实施全面保护，使得整个电力网络能够维持高效、科学的运转状态，消除和降低电力网络运行中的安全风险。在电力网络系统运行过程中，专业人员需结合智能变电站的具体情况，制定相应的保护策略，保障保护值处于相对固定的状态下，即使在出现剧烈的网络波动情况下，保护值也要维持小幅度的变动，达到动态平衡的控制与管理效果。在实际的智能变电站建设过程中，如果所使用的一次设备数量较多，需尽量实现硬件与开关的分离设置，保持硬件与开关的独立性，发挥对母线的保护作用。在对系统线路的保护方面，尽量选用多段路保护模式。

2.4电压采用限定延时

在智能变电站运行过程中，如果其处于正常的运行状态下，在受到电流等各种外部因素的干扰下，变电站可能会出现断路等故障，而这些故障可能会造成负荷电流的出现，系统运行的可靠性难以保障。为了改变这一局面，电力系统在完善智能变电站继电保护系统的过程中，可以通过电压限定延时的方式来全面、实时监测智能变电站运行的具体情况，尤其是要将监测的重点放在各个线路电流量的测量方面，一旦电流量超过了正常值，系统会自动发出预警，并及时启动应急机制，避免异常情况所造成的损失。

2.5系统实时监控与自动报警

智能化的变电站中，实现继电保护，需要对变电站中的故障进行预警、检测以及报警。其中智能报警工作比较重要。实现变电站的智能报警，主要分为以下几个环节：（1）当智能变电站中出现故障时，继电保护装置能够对站内的数据信息进行总结。同时智能报警系统还需要对站内的实时数据、警告信息、应用信息以及设备故障信息进行相应的数据信息收集与处理。（2）电网故障的初步诊断。在电网系统中出现问题时，需要对其进行故障初步判断，在实际判断环节，对智能变电站系统数据进行对比，并提供出比较详细的故障报告。然后根据故障管理经验，在实际的智能变电站运行中，需要对变电站的报警信息进行分类，主要可以分为事故信息、变位信息、越位信息、系统异常信息等。（3）系统的跳闸保护，当系统开关处于打开状态中，保护装置跳闸，信息能够对电网装置问题进行反馈。系统异常信息是指，当系统不运行时进行报警。变位信息是指，通过系统中开关的变换情况来反映出电网的实际工作状态。

3结束语

智能变电站是电网的重要组成部分，继电保护系统的稳定性直接关系到变电站的运行安全。为提升继电保护系统可靠性，需要分析智能变电站继电保护系统的组成，结合现代科技，不断提升系统设计质量，将先进的技术融合到继电保护系统中，从而完善系统功能，提升系统可靠性。

参考文献：

[1]智能变电站的继电保护技术应用[J].唐玮良，曾柔逸倩，郁梦琪，高泓怡.集成电路应用.2021（06）

[2]智能变电站几点运维关键技术研究[J].贾志飞.电力设备管理.2021（09）