智能變電站繼電保護系統可靠性的相關分析

楊岷澈

摘要：隨著我國經濟的發展，電力系統電網質量水平有了很大的提高。該主要文對智能變電站繼電保護系統的可靠性進行了研究，闡述了智能變電站繼電保護系統的具體組成，說明了智能變電站繼電保護系統可靠性的計算方法，同時針對如何提升智能變電站繼電保護系統的可靠性提出了具體的方法，最后總結了智能變電站繼電保護系統可靠性的重點及要點，旨在提高智能變電站繼電保護系統的可靠性，保證電網的安全運行。

關鍵詞：智能變電站；繼電保護系統；可靠性；相關分析

引言

智能化是電力系統未來發展的重要趨勢，智能變電站是智能電網的重要組成部分，要想保證智能變電站的有效運行，就必須保證繼電保護系統的可靠性。基于以上，本文簡要探討了關于智能變電站繼電保護系統可靠性的相關問題。

1智能變電站繼電保護系統結構

智能變電站目前主要采用IEC61850標準下的三層兩網體系結構，具體為三層是指過程層、間隔層和站控層，而兩網是指過程層網絡和間隔層網絡。過程層包括變壓器、斷路器、隔離開關、電流/電壓互感器等一次設備及所屬的智能組件以及獨立的智能電子裝置，完成對數字信號的采集、合并、處理后以光信號進行數據傳輸。間隔層包括繼電保護裝置、系統測控裝置、狀態監測IED等二次設備，其主要功能是采集本間隔一次設備的信號，操作控制一次設備，并將相關信息上送給站控層和接收站控層設備的命令。站控層包括自動化站級監視控制系統、站域控制系統、通信系統、對時系統等，利用全站信息對全站一次、二次設備進行監測、控制以及與遠方控制中心通信交互站控層的功能。

智能變電站的基本特點是信息數字化和通信網絡化，其繼電保護系統不同于傳統變電站點對點方式連接的互感器、斷路器和保護單元，而是具備更多元件。合并單元將多個互感器采樣數據匯集后，合并進行格式處理，然后把數據幀傳遞給交換機。智能終端是一次設備，如斷路器等的智能功能體現者，接受跳合閘及閉鎖信息以控制斷路器動作，同時采集斷路器開關位置信息傳遞給保護單元。交換機及其相關網絡，替代了傳統二次電纜作為二次設備與合并單元之間的信息傳遞平臺，實現各系統設備之間信息共享。與此同時，為實現繼電保護對發生事件的時間序列上的準確性要求，需要滿足全站設備的統一對時功能配置同步時鐘源。通信介質和接口必不可少，其連通性對保護系統運行正常與否產生直接影響，通常采用光纖接口故障和通信故障效果相同，可以將接口視作通信介質組成部分。所以完整的智能化繼電保護功能通常具備八大功能模塊，即傳輸介質（丁M）、互感器（MI）、合并單元（M）U、交換機（SW）、保護單元（PR）、智能終端（I）T、斷路器（BR）、同步時鐘源（丁）S。

2智能變電站繼電保護系統可靠性計算

2.1智能變電站繼電保護系統主變保護的可靠性

在智能變電站繼電保護系統中，主變保護與合并單元采用組網的方式，通過網絡對信息進行采集，然后對采集到的信息進行分析后，再傳輸跳閘命令，這樣就實現了主變保護。同時，可以在智能變電站繼電保護系統中應用保護控制一體裝置，這樣就能在一定程度上提高智能變電站繼電保護系統的可靠性，還能提供科學的依據作為系統保護啟動的數據支撐。

2.2智能變電站繼電保護系統線路保護和母聯保護的可靠性

智能變電站繼電保護系統要對線路保護和母聯保護的可靠性進行分析，在分析的過程中就要設計線路保護的組網方案。線路保護裝置分為兩種：一是數字化的線路保護裝置；二是傳統的線路保護裝置。隨著電網的不斷發展，傳統的線路保護裝置應用的比較少，目前廣泛應用的是數字化線路保護裝置，而數字化線路保護裝置的開關量與模擬量的獲取是通過以太網通信方式實現的。數字化的線路保護具有十分明顯的優勢，數字化的線路保護既能滿足繼電保護系統線路兩端的數字化需求，又能配合傳統的線路保護提升智能變電站繼電保護系統線路保護和母聯保護的可靠性。

2.3智能變電站繼電保護系統母線的可靠性

智能變電站繼電保護系統中的母線保護組網模式是采用合并單元與保護聯合的方式，對網絡信息進行采集。同時，智能終端還能準確地給系統提高刀閘的位置，通過網絡將系統信號傳輸到母差保護裝置中，提升智能變電站繼電保護系統母線的可靠性。

3提升智能變電站繼電保護系統可靠性的措施

3.1變壓器保護措施

提升變壓器保護的可靠性對于保證電網的安全運行有著重要的作用。通常采用比率制動原理、二次諧波制動原理等來實現差動保護穩定性的加強，在智能變電站中，隨著智能技術的應用和發展，基于小波理論的差動保護、基于人工神經網絡原理的差動保護都能夠有效提升主設備保護的靈敏度和對故障的鑒別能力，但就目前來看，這些技術還不甚成熟。微機保護有著較好的優越性，且技術相對成熟，其記憶能力和處理能力十分強大，集成了保護、測控以及錄波等眾多功能，通過網絡接口能夠將設備狀態、錄波數據以及保護數據等及時上傳，實時對保護動作情況及參數相關變化進行顯示，可以根據實際情況實現某一功能的及時投退或實現對相關定值的修改，這對于提升變壓器保護的可靠性有著重要的意義。

3.2過程層繼電保護可靠性提升措施

過程層繼電保護主要是對電力系統母線、配電線路、變壓器等的保護，其能夠保證電網運行安全，降低風險。在過程層繼電保護中，保護定值不會出現變化，當電力系統發生振蕩的時候，保護定值穩定，系統會維持一個動態平衡，從而保證電力系統運行的穩定性。但需要注意的是，在應用大量一次設備的過程中，對硬件與開關的分離是十分必要的，這能夠保證硬件與開關的獨立性，提升對母線以及配電線路的保護作用。應當采用多段線路保護來定義智能變電站母線和變壓器保護，實施通過不采樣并加強采樣調整，保證采樣數據的真實性、適應性和可靠性，以此來提升過程層繼電保護的可靠性。

3.3間隔層繼電保護可靠性提升措施

做好間隔層中的繼電保護工作。在智能變電站的繼電維護中應當運用雙重化裝備，并對后備維護進行會集裝備，后備維護系統將后備設備的維護和開關失靈的維護為智能變電站提供出來。另外，還應當對相鄰范圍內的相連線路、對端母線進行維護，擬定出有用的跳閘策略。

3.4嚴格排查系統各項工作環節確保系統的性能質量

在智能變電站繼電保護系統的運行過程中，項目負責人員要定期進行系統排查，進而確保系統運行的整體質量。首先，各個部門的領導要對自己部門所負責的系統功能，進行定期的質量檢查，一旦發現質量隱患，必須快速解決，當時不能得到有效解決處置的，要將問題及時反饋給質量檢測部門，進而派專業技術人員來解決問題。其次，建立健全系統運行質量評估部門，將檢查過程中反饋的質量問題的原因、解決方式進行有效存放、管理。進而在后面系統運行過程中出現同類問題時，得到科學、合理的案例參考。

3.5系統組網結構優化

結合ICE61850標準能夠設計出新的網絡作為過程層網絡，增強了智能變電站中繼電保護的可靠性和安全性。此外，傳統變電站每一個二級系統之間的數據采集環節都會存在冗余，智能變電站可以利用統一數據采集的方法，有效保證了數據元的統一，打破了二次專業壁壘，從而形成了以繼電保護為核心的二次專業結構體系和新的實現機制，有效避免了數據采集環節冗余，降低網絡數據采集的延時，從而提升繼電保護的可靠性。

3.6運維模式優化

在運行的過程中應當加強對設備監測信息的應用，間隔智能終端和合并單元，在過程層網絡中實現交換機的間隔，對公用交換機及相應的網絡進行合理的調度和管理，對于不同裝置軟硬壓板要采取不同的操作，要注重智能終端柜的現場操作和運行的注意要點。在維護的過程中，要與實際需要相結合，制定運行支持、狀態評價、設備消缺等詳細的現場維護作業指導手冊，突出關鍵技術的管理程序。智能變電站的技術進步推動了繼電保護管理體系的進步，一些技術原則和運行標準等需要進行變更和創新，設備狀態監測是狀態檢修的基礎，在智能變電站中，從交流采樣到保護出口回路都處于監測中，要想實現良好的設備狀態評估，就需要增強監控分析能力。

結語

總而言之，針對當前電力行業的智能化發展，但對于智能變電站的發展而言，加強其繼電保護系統的可靠性是當前保障智能變電站健康、穩定發展的重要因素。基于現代人們生產、生活質量的持續提升，當下社會各界的電能需求量也在持續增加，因此，國內電力行業必須持續創新和改善智能變電站的繼電保護系統，通過計算機技術、網絡技術的有效應用，構建出高效、可靠的智能變電站，進而充分滿足當前人們的電能使用需求。

參考文獻

[1]王同文，謝民，孫月琴，沈鵬.智能變電站繼電保護系統可靠性分析[J].電力系統保護與控制，2015（06）：585～66.

[2]王超，王慧芳，張弛，劉瑋，李一泉，何奔騰.數字化變電站繼電保護系統的可靠性建模研究[J].電力系統保護與控制，2013（03）：85～13.

[3]童潔，陳曉剛，侯偉宏.智能變電站不停電電力系統繼電保護校驗技術[J].水電能源科學，2013（07）：2185～221.