智能變電站繼電保護系統可靠性分析

蘇馬 肖灑

【摘 要】在我國社會發展與日俱增的今天，智能變電站已在全國范圍內逐步進行推廣使用，在此發展階段，繼電保護系統發揮著至關重要的作用。因此雖然利用現代科技技術建設出更加穩定及智能的變電站，但是也對繼電保護系統提出了更加高層次的專業技術要求，需要提高繼電保護系統的可靠性。

【關鍵詞】智能變電站;繼電保護;系統;可靠性;分析

1導言

繼電保護系統是維護變電設備正常運行的關鍵系統，尤其是智能變電站正常工作中，維護其設備安全運行的作用尤為突出。智能變電站的應用雖提高了工作效率，但一定程度上增加了設備運行風險。為此其繼電保護系統的可靠性及其重要，工作人員必須做好繼電保護系統的可靠性分析工作。

2智能變電站

智能變電站是隨著當前智能電網的發展而構建的，使信號傳輸實現數字化與智能化，進而提高電力系統整體的信息傳遞速度，從而使我國電力事業在智能化發展道路上順利前行。智能變電站的構建是智能化的，當低壓負荷量減少時，變電站可以自主的實現輸送電量的降低，以此對電能起到有效節約的效果;而當低壓負荷量增加時，變電站會及時進行電量補充輸送，滿足負荷量的需求，因此降低了工作人員的數量，節約了大量的人力資源，也提高了電網系統的安全性。智能變電站主要是通過網絡連接將以往的電纜連接方式取締，每個變電站設備之間均通過網絡傳輸進行數據交換，這樣不僅能夠實現低碳環保的效果，也提高了數據之間的交互效率，保障了設備的正常運行，但是也對設備的保護措施提出了更加高規格的要求，如運維工作、功能分布、設備維護、配置重組等等方面，在當下智能變電站快速發展的時代，我們應盡可能的提高繼電保護的可靠性、安全性，盡可能的是變電站工作狀態保持在一個最佳水平上。其發展如下圖所示。

圖1智能變電站發展圖

3智能變電站繼電保護系統可靠性分析

3.1可靠性分析的計算方法

3.1.1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。

3.1.2計算方法

總體來說，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。

3.2可靠性計算

3.2.1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。

3.2.2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。

3.2.3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。

4智能變電站繼電保護系統可靠性保障措施

4.1加強變壓器的的保護

變壓器是變電站重要的供電設備，對整個智能變電站的正常運行有著重要作用，因此必須加強對變壓器的保護。應提高設定標準電壓額度的科學性與有效性，確保保變壓器正常運行。前期采用分布式配置保護方式，提高對變壓器整體安全的保護力度。但對其后期運行則應采用集中式配置，保證變壓器的穩定運行，以避免因系統過于復雜而降低保護裝置可靠性。

4.2對過流電進行合理限定

過流電是指電流超過系統的承載能力，會導致相應的安全問題。受多種因素影響，過電流數額會發生一定變化，這會降低繼電保護系統的可靠性。為有效解決這一問題，應對過電流進行有效的限定，提高系統的準確性。

4.3加強繼電保護系統的線路保護

當前繼電保護系統中主要采縱差聯動的保護方法，提升系統的可靠性。保護系統運行中，線路自身可通過通道進行連接，從而對線路進行保護，同時通過線路可實現檢測等工作，因此必須加強對線路的保護。

4.4完善繼電保護智能報警系統

4.4.1總結功能

當智能變電站的繼電保護智能報警系統發現設備運行故障后，會對其產生的數據進行總結。同時收集變電站內實時數據、警告信息、應用信息及故障處理信息等與故障有關的數據信息。

4.4.2診斷功能

在變電站設備運行出現問題后，智能報警系統會對相應的問題進行診斷。診斷過程中，通過設備正常運行數據與異常運行下產生的數據進行對比，從而生成相應的診斷報告。利用相應的管理經驗，對故障進行分類，最終形成設備的異常信息。

4.4.3跳閘保護

當設備運行出現問題時，報警系統會下達打開開關的指令，使得保護裝置跳閘，從而實現對變電設備的保護。同時，智能報警系統會將變電站設備的異常信息、開關的變位信息等反饋給相關的工作人員，進行報警處理。

5結論

隨著我國科學技術的不斷提高，智能變電站的發展必然會形成一定規模，為廣大群眾帶來更多便捷的服務，同時其安全可靠性能也會不斷的提升，保護人們的生命安全。而智能變電站的發展離不開繼電保護系統的可靠性研究，因此提高繼電保護系統可靠性的工作是至關重要的。

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（作者單位：國網江蘇省電力有限公司丹陽市供電分公司）