智能變電站繼電保護系統可靠性分析

孫榮平

重慶渝電工程監理咨詢有限公司

智能變電站繼電保護系統可靠性分析

孫榮平

重慶渝電工程監理咨詢有限公司

智能變電站與傳統的變電站相比，無論是在構造還是內涵上都大有不同，其安全穩定運行性能也更為突出。因此，對智能變電站的保護系統實施良好設計以及對系統的運行維護提出科學合理的管理措施是大有必要的。本文對智能變電站繼電保護系統的可靠性提出探討，希望對我國的電力事業平穩發展貢獻一份力量。

智能變電站；繼電保護；系統可靠性；分析及探討

導言

智能變電站繼電保護系統無論是在構造還是內涵上都大有不同。在智能變電站繼電保護系統中，傳統的電纜由光纖替代，通過繼電保護系統構造及元件對繼電保護系統進行可靠性評估，這對電網的穩定運行有著重要影響。

1 智能變電站繼電保護系統架構

經過分析可知，智能變電站繼電保護主要由兩部分組成，一部分是層次化保護系統，另一部分是一體化監控系統。層次化保護系統主要有站域級的保護與控制、地級的繼電保護裝置和廣域級的保護與控制。其中，低級繼電保護主要由智能終端、就地化線路、集成性智能終端等組成。就地化保護可直接與電氣連接，其可靠性較高。地域級主要由戰域級保護管控和戰域保護組成。戰域級管控內部保障智能診斷、保信子站、二次狀態監測、可視化分析等操作。保護管控不僅是一個子系統，而且內部包含著較多的物理設備，可以通過物理設備進行設置，進而提高其可靠性。一體化監控系統可以直接利用管理機得到保護數據。保護與監控MMS均獨立，界面管理較清，既可以分開管理，也可以獨立管理，可以將其表示為圖1所示。

2 智能變電站繼電保護可靠性原理

可靠性表示元件系統在一定環境、時間內完成的規定功率。在實際運行中，可以利用下列指標衡量智能變電站機電保護可靠度：第一，可靠度。可靠度表示元件與系統在規定時間內，可以在有限時間完成的功率概率，目前已經成為考核系統可靠性的重要指標；第二，平均失效時間。平均失效時間表示在系統規定條件下，安定運行到下一次故障的平均時間；第三，可用性。可用性表示系統或其他設備，可以在規定時間內完成所制定功能的操作。簡而言之，可用性主要表示系統進行修復所耗費的時間，表示系統具有的較高可靠性。通過以上3項指標，可以掌握繼電保護系統可靠性，進而有針對性地制定出防范措施。

3 繼電保護裝置的基本要求

3.1 可靠性

在繼電保護裝置的各種性能中最根本的是可靠性，它指系統要動作時必須可靠動作。

3.2 選擇性

是指當設備或線路發生故障時，首先由它們本身的保護裝置切除故障。而當它們本身的保護裝置拒動時，才允許相鄰設備保護裝置切除故障。

3.3 靈敏性

是指在被保護范圍內線路或設備發生金屬性短路時，它們的保護裝置應具備必要的靈敏性，各類保護裝置的最小靈敏系數應符合規程中的具體規定。

3.4 速動性

為了提高系統穩定性，降低損壞程度，縮小故障涉及的范圍，提高備用電源、自動重合閘、備用設備自動投入的程度等，保護裝置應具備快速切除短路焊故障的性能。一般可以通過裝設速動保護，減少繼電器規定的動作時間及縮短開關跳閘時間等來提高速動性。

4 提高繼電保護系統可靠性的方法

4.1 重視變壓器的保護配置方法

由于通過電力系統配電線路的電壓是有限定額度的，所以電壓高于或低于限定額度都會嚴重影響配電效果。在智能變電站中，變壓器系統是有效控制及調節電壓的重要裝置，同時也是實施配電保護的一個重要裝置。因此，在應用變壓器裝置實施配電保護時，可通過在變壓器上應用分布式的配置方法進行差動功能的繼電保護。同時，還可應用集中式配置方法對變壓器裝置進行后備保護。此外，還可用把電纜與斷路器直接連接等獨立安裝的方式實現非電量的繼電保護。

4.2 采用電壓限定延時的保護方法

智能變電站在正常運行時容易受到電流等外部因素的影響而出現外部發生斷路的問題，導致出現過負荷電流的現象。在這種情況下，雖然過負荷電流的電流量同正常的電流量區別不大，如果此時剛好遇上變電站出現外部故障，就容易導致出現跳閘的問題，極大地影響智能變電站的繼電保護系統的可靠性。因此，通過對智能變電站的電壓線路應用電壓限定延時的方法，能夠精確測量各線路通過的電流量。當出現過負荷電流問題時，及時向相關系統發出警報并執行保護命令，提升繼電保護系統的可靠性。

4.3 加強線路保護配置

線路保護配置在電力系統上具有非常重要的作用，它既可以有效保護和控制系統中的各級電壓之間的間隔單元，還具有多方面的功能，例如控制、保護、測量及通信監視等。線路保護配置的良好運行可為電力系統中的發電廠、變電站及高低壓配電等提供完善的、有效的配電線路保護控制方案，確保電力系統的安全穩定運作，極大地提高了配電保護的可靠性。因此，需要在電力系統上重視并加強線路保護配置工作。在電力系統中，對大部分的線路保護裝置實施有效保護的方法都是縱聯差動，它主要的配置保護方式包括集中式和后備式兩種。應用這兩種方法，可以對該配置的各種問題進行及時處理，保證各項功能的正常運行，切實有效地提高發電站電力供應的可靠性。

4.4 完善環形結構在目前保護裝置中的融入

環形結構的可靠性較高，將其融入到母線保護裝置中，具有較強的實際應用意義。經過分析發現，在傳統結構中，環形母線的可靠性較低。但應用到母線保護中，不僅提高了智能變電站繼電保護系統的可靠性，也提升了內部相關指標的性能，而且母線環形結構不會對電氣元件造成較大損害。所以，環形結構在智能變電站繼電保護系統中的融入，已經成為提高繼電保護可靠性的基礎。

5 結束語

本文主要對智能變電站繼電保護系統的可靠性進行分析。為了保證電網整體系統的安全運行，必須認真總結電力系統中出現的問題。同時，結合時代發展需求，將先進技術成功應用到智能變電繼電保護中，推動我國智能變電站繼電保護向科學、合理的方向發展。

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[2]司忠富.關于智能變電站繼電保護的可靠性探索[J].科技視界，2015 (16)：250.

[3]劉忠民，牟小雪，黃鳳英.淺析提高智能變電站繼電保護可靠性的措施[J].電子測試，2016(01).

個人簡介，孫榮平，身份證號：500103198705081517