智能變電站繼電保護系統可靠性分析

李藝為

（中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司熱電廠，內蒙古 阿拉善盟 750336）

當前，智能變電站保護調控實現了一體化功能，使得系統和系統間能夠互聯、互通，同時提高了變電站繼電保護系統的交互水平，保證電網能夠安全、保質保量、穩定運行，能夠更好地保護和控制變電站。但是，在我國變電站智能化水平不斷提高的情況下，依然存在一些問題。一方面，變電站工作人員的素質沒有隨著變電站智能化的發展而提高，導致工作人員和工作崗位相脫離，不符合時代發展的步伐；另一方面，變電站的保護措施不夠完善，容易造成繼電保護系統出現故障，從而引發安全事故。基于此，需要提高智能變電站繼電保護系統的安全性和可靠性，準確分析和計算變電站可靠性數據，有效提高變電站的穩定性，從而推進我國智能變電站繼電保護系統的穩定發展。

一、智能變電站繼電保護系統可靠性分析

（一）可靠性分析的計算方法

1.計算角度。計算智能變電站繼電保護系統可靠性的角度有兩個：一是可靠度。從可靠度角度進行分析，即是在一定設備運行環境中、在某一運行時間段內，計算智能變電站繼電保護系統完成自身某項功能所達到的實際概率。在智能變電站正常情況下繼電保護系統的實際概率即為可靠度，以此衡量系統運行的可靠性。二是可用度。這一計算角度是當智能變電站繼電保護系統發生故障后，其維護系統所起到的實際修復作用的可用度。

2.計算方法。智能變電站繼電保護系統可靠性分析與計算方法主要有蒙特卡洛模擬法、可靠性框圖法兩種。分析與計算的前提是獲得相應數據，確保分析的可行性。智能變電站的終端與合并單元采用組網方式，采用GOOSE雙網跨接的方式實行保護、數據收集、指令傳輸等工作。同時，利用SV網可完成樣本數據的傳輸。獲得相應的數據后通過數字化組網方式，利用太網傳輸各裝置的數據，利用GOOSE與SV兩種接口組合的方式，輸入相應的數據并回收系統輸出的數據，對繼電保護系統可靠性進行有效分析。而對于母線保護組網模式，則是將樣本數據傳到繼電保護系統的各智能終端上，再使其傳遞到母差保護裝置上，并利用GOOSE為其提供相應的信號。

（二）可靠性計算

1.主變保護可靠性。主變保護、智能終端與合并單元采用組網方式，利用GOOSE網絡采集開關量信息、并傳輸跳閘命令。同時，利用SV 網絡傳遞樣本數據信息。對智能變電站的主變壓器進行保護，會采用測控一體保護裝置，提高整體可靠性，并為系統保護提供科學依據。在進行分析時多利用可靠性框圖進行分析。

2.線路保護與母聯保護可靠性。在該項分析環節中，要明確線路保護組網設計方案。智能變電站會采用數字化線路保護裝置，在此情況下獲取裝置的開關量與模擬量信息，是利用光線以太網通信獲取的。樣本采收的接口為SV接口，其跳閘與開關量的輸入共用一個GOOSE接口。這種數字化線路保護裝置可滿足兩端的需求，實現與傳統線路保護裝置的聯合運用，提高光纖的縱差保護功能。

3.母線保護可靠性。母線保護裝置模式下，每個智能終端都可提供開關閘的位置，同時可將開關的數量與相應的樣本值通過GOOSE網絡傳遞到相應的保護裝置中。母線保護裝置受其組網模式的影響，獲取其網絡信息時要聯合保護與合并單元通過IEC61850-9-2協議。與主變保護相比，母線保護的可靠性更高。這是因為主變保護要連接35kV、110kV、220kV測的斷路器，由此增加了單元數目而降低了主變保護的可靠性。

二、提高智能變電站繼電保護系統可靠性策略

智能變電站母線保護是斷電保護系統的關鍵環節，母線裝置的可靠性會對智能變電站的正常運行帶來影響。為提高智能變電站保護系統的可靠性，需要使保護系統具備合理的冗余結構。冗余裝置是提升繼電保護系統的關鍵措施，任何型式的變電站都離不開冗余設計。可以利用兩套繼電保護系統，并設計終端保護設置、數據交換機及合并單元，以提高系統的保護性能。

（一）變壓器繼電保護配置

電力系統供電電壓是設定好的，如果運行電壓值出現波動，會使配電系統正常運行受到影響。智能變電站控制運行電壓時，需要采用主變壓器來完成。變壓器是變電站重要的電力設施，電壓的控制采用分布配置的辦法來實現，從而起到對變壓器的保護，可以采用差動斷電保護的措施。保護變壓器時，可以采用集中配置的辦法，保證繼電保護安裝可以獨立完成，實現對非電量的繼電保護功能。斷路器和電纜連接完成后，可以把繼電保護的性能充分發揮，變壓器的可靠性得以顯著提升。

（二）可視化技術的運用

為提高智能變電站繼電保護可靠性，需要對故障實現有效處理。雖然信息技術得到了巨大進步，但是很多繼電保護裝置的運行故障監測和處理還采用表格和數據方式。智能變電站引入可視化技術對繼電保護裝置進行監控是十分必要的，可以實時對繼電保護裝置運行情況，實現故障預警和運行數據采集。智能變電站運行時可能由于數據信息傳輸問題而引發故障，所以需要對通信系統錯誤信息進行全面、系統地排查，以保護繼電保護裝置。繼電保護裝置動作時，生成的中間節點文件和故障波形相符。繼電保護裝置產生運行故障時，需要對中間節點文件形成的數據信息進行準確采集，以全面分析故障，從而確定故障原因。為工程技術人員提供準確的排查記錄信息，針對故障情況制定切實可行解決措施。

總之，想要保證智能變電站可以高效運行，繼電保護是必不可少的，在智能變電站繼電保護系統中傳統變電站的設備元件已經無法滿足系統需求，傳統設備也有光纖代替。在智能變電站中結構和元件組成對于整個電網的安全和穩定運行有很大影響，所以說實現智能變電站繼電保護是評估智能電網的關鍵性數據，同時也是實現智能電網全面建設的關鍵步驟。通過繼電保護的穩定運行促進電網建設的穩定發展。