考慮繼電保護(hù)系統(tǒng)的新一代智能變電站可靠性評估

陶海

摘要：變電站要想長期安全穩(wěn)定的運行，繼電保護(hù)系統(tǒng)就顯得尤為重要。對智能變電站的運行起著舉足輕重的作用。對繼電器保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性研究，已成為該領(lǐng)域的一個新課題。本文介紹了智能變電站的概念及繼電保護(hù)的特點，并對提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：新一代智能變電站;繼電保護(hù)系統(tǒng);可靠性評估

0.引言

新一代智能變電站的首要任務(wù)是確保電力傳輸?shù)目煽啃裕粌H需要高一次設(shè)備（斷路器、變壓器、母線、線路等）和它們所組成的系統(tǒng)的可靠性，還需要提高各級繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。所以主系統(tǒng)和繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性是影響新一代智能變電站可靠性的重要因素。

1.新一代智能變電站概述

新一代智能變電站采用新的主要設(shè)備，如隔離式斷路器，以優(yōu)化主接線設(shè)計和總體布局，并節(jié)約土地;在不久的將來，利用智能電源變壓器等初級設(shè)備，集成狀態(tài)檢測傳感器和智能組件，以及長期進(jìn)一步集成電子變壓器，可大大提高初級設(shè)備的智能水平。

采用穩(wěn)定可靠的電子變壓器技術(shù)，解決了長期使用電子變壓器穩(wěn)定性、可靠性差、抗干擾性差的問題，提高了電子變壓器的應(yīng)用成熟度，實現(xiàn)了電壓電流采樣。電源數(shù)字化提高了智能變電站的數(shù)字化水平，保證了電網(wǎng)的可靠運行。

通過解決環(huán)境、電磁干擾等因素對保護(hù)裝置的影響，減少數(shù)據(jù)傳輸鏈路，提高保護(hù)裝置的可靠性;采用集成裝置的智能終端和集成測控裝置，簡化了二次電纜的布線，大大提高了保護(hù)裝置的整體集成度。該系統(tǒng)的應(yīng)用取得突破，實現(xiàn)了站內(nèi)備用保護(hù)和智能控制策略，突破了分段保護(hù)和控制的局限性，擴(kuò)大了變電站的智能化應(yīng)用。

2.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析方法

2.1系統(tǒng)可靠性的一般計算方法

繼電保護(hù)系統(tǒng)是多元件和子系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)，由于二者之間為串聯(lián)關(guān)系，若其中任何一臺設(shè)備發(fā)生故障都會導(dǎo)致整個系統(tǒng)功能失效，所以可采用以下計算公式（1）來實現(xiàn)有效控制：

2.2智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性計算方法

對時回路相關(guān)元件的可靠性是計時器的惟一計算依據(jù)，因此，需要結(jié)合始終源后對智能變電站繼電系統(tǒng)實施保護(hù)時，應(yīng)參考元可依賴性計算公式（2）進(jìn)行修正。

3.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析

對智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的可靠性和可用性進(jìn)行了分析。可靠性是指智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)在一定環(huán)境和時間內(nèi)實現(xiàn)相應(yīng)功能的可能性。可用性是指變電所的繼電保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)。我們把變電所繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定狀態(tài)下的規(guī)律稱為可用度。

在分析智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性問題時，可采用蒙特卡洛模擬法、可靠性框圖等方法，通過建立可靠度分析框圖，計算智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性計算中，由于智能終端與合路器采用組網(wǎng)方式，?GOS雙組網(wǎng)橋連接智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)。該方法實現(xiàn)了對多鏈路信息的采集和數(shù)據(jù)處理，如命令的采樣值、命令的傳輸以及數(shù)據(jù)的采集等。另外，采用保護(hù)和測控兩種CPU相組合的方式，提高了系統(tǒng)整體可靠性，實現(xiàn)了智能變電站的“保護(hù)、檢測、控制一體化”。其次，采用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，通過以太網(wǎng)傳輸和收集有關(guān)設(shè)備的仿真數(shù)據(jù)，并將GOOSE和SV接口結(jié)合使用。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入與輸出，進(jìn)一步實現(xiàn)變電站整體數(shù)字化，為智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的可靠性計算與分析提供技術(shù)保障。智能型變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)采用“母線保護(hù)組網(wǎng)模式”，將收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳送給各智能終端，再傳送給總線差動保護(hù)裝置。

4.提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性的措施

4.1變壓器配置保護(hù)

變電所配電過程中若發(fā)生電壓不足或過載現(xiàn)象，將對電力系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，要有效地限定電壓值，要有效地提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，就必須在配電保護(hù)過程中，采用分布式方式配置變壓器，因為系統(tǒng)中的電壓控制功能和繼電保護(hù)系統(tǒng)都將由變壓系統(tǒng)來完成，因此，應(yīng)將變壓器采用分布式方式配置，以降低系統(tǒng)復(fù)雜度，實現(xiàn)變壓器的繼電保護(hù)后期配置功能，從而有效地提高配電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

4.2過流電限定保護(hù)

外部斷路和電流過載的主要原因是如：智能變電站運行過程中經(jīng)常遇到的可能造成外斷和過載電流的電流過載等一系列因素。能使外部斷路的原因是，這種超負(fù)荷電流與其它電流之間存在著巨大的差異。所以在結(jié)構(gòu)上應(yīng)采用過流限制法，使可變電流能精確測量所產(chǎn)生的電流。當(dāng)出現(xiàn)過流現(xiàn)象時，可及時通知智能終端，由智能系統(tǒng)主動實施保護(hù)，有效地提高了繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性。

4.3繼電保護(hù)系統(tǒng)的線路保護(hù)

通過對繼電器的正確配置，使其在智能變電站中充分發(fā)揮保護(hù)功能。所以，線路保護(hù)主要采用縱聯(lián)差動方式，控制和保護(hù)電壓等級間的間隔單元，集中式和備用為一體的裝置方式。能夠?qū)﹄娫聪到y(tǒng)的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。所以，在繼電保護(hù)系統(tǒng)中，保護(hù)電路既是整個保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，又是提高其可靠性的一項有效措施。

5.結(jié)束語

本文在討論了智能變電站保護(hù)系統(tǒng)可靠性問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，提出了智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析方法和提高可靠性的方法。電力保護(hù)系統(tǒng)對保證智能變電所繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全運行具有重要意義，對智能電網(wǎng)建設(shè)具有推動作用。

參考文獻(xiàn)

[1]王月琦，張明.對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，（23）：64.

[2]王成斌 . 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析[J]. 科技風(fēng)，2018，（22）：168.

上海電力高壓實業(yè)有限公司，上海 2000331