智能變電站繼電保護系統可靠性探究

楊華

摘 要：繼電保護系統是保障智能電網變電站安全運行的重要技術支持，對于變電站智能化的建設起到了積極的促進作用。當前，我國智能電網不斷普及，與之相應的變電站及繼電保護系統也不斷完善，有效增強我國電力的利用效率和電網的運營安全。本文主要通過變電站繼電保護系統的元件及結構分析其可靠性，并對繼電保護系統的短板和薄弱環節進行探討，并對相關問題提出建議，以期為智能變電站繼電保護系統優化設計及運行維護提供借鑒。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;系統可靠性;

1智能化變電站繼電保護系統構成

傳統的變電站繼電保護系統是站控層、間隔層兩個層次的框架。隨著智能斷路器、電子式互感裝置技術的不斷成熟，智能變電站繼電保護系統發展為站控層、間隔層及過程層三個層次的框架。運行數據信息的采集利用電子互感器替代了電磁式互感器，把數據信息通過合并單元處理，并采用特定的數據格式把信號通過網絡系統送到繼電保護中。保護動作控制單元中，智能終端主要用于接收測量控制裝置及保護裝置生成的跳合閘信號來驅動斷路器動作，再把斷路器跳合閘運行信息回饋給繼電保護裝置。

1.1電子式互感器

傳統變電站互感器裝置采用電磁結構方式，隨著光電子技術的發展進步，數字化電氣測量裝置不斷應用到變電站。電子互感器替代了電磁互感器，該互感器會根據是否應用傳感頭來決定電源，可分為有源和無源兩個種類，可以克服傳統互感器在使用過程中存在的問題，沒有磁飽和現象，從而提高對故障測量的準確程度，使保護裝置可以準確地動作，可以保護電力系統的安全運行。光纜取代了原來的電纜，絕緣方式比較簡單。此外，電子互感器占用的體積較小，重量較輕，可以輸出數字信號，使電站的二次系統實現集中控制，為實現變電站的智能化創造條件，滿足了電氣計量和智能化發展的要求。不需要采用油質進行絕緣，提高了使用的安全性，避免出現火災和爆炸事故。

1.2合并單元

合并單元的主要作用是把電子互感器傳輸過來的數據信息進行組合，采用一致的時間標簽和指定的數據傳輸格式把采集到的數據信息發送到保護控制裝置，是過程層級數據傳輸的重要元器件。合并單元與電子互感器可以實現很好的配合，是過程層關鍵的電氣元件，也是智能變電站重要的環節，并防止互感器和繼電保護裝置相互間產生復雜的接線，進一步減少了建設成本，可以實現二次設備的數據共享。

1.3交換機

智能變電站應用交換機建立網絡平臺來實現數據信息交換，取代了傳統變電站利用電纜進行數據傳輸的方式。交換機是通信網絡中重要的設備。網絡交換技術是數據鏈路層級的信息技術，實現數據信息幀的轉發。傳輸數據信息時，交換機可以形成可靠的數據渠道，控制網絡數據的流量，從而保證數據幀可以實現快速交互，并通過交換地址表使信息在局域網中實現傳輸。生成樹協議的應用，有效解決了交換機不形成環路的問題，防止出現廣播風暴，使交換機相互間產生冗余鏈路，有效提升了智能電站穩定性和安全性。

1.4智能終端

電子式互感器技術的成熟和應用，再結合計算機控制技術，可以實現對變電站斷路器運行溫度、機構動作情況等的監測;通過對運行數據的采集和處理，可以準確地識別出斷路的運行狀態;科學安排檢修時間，可以做到設備的狀態檢修，取代了原有的定期檢查和預防性試驗。智能終端是變電站一次設備的智能控制組件，可以接收和處理繼電保護裝置傳輸的跳合閘控制命令，采用斷路器裝置進行開斷。斷路器裝置上的運行信息可以輸送到監測裝置或站控層，工程技術人員采用遠程方式了解斷路器的實時狀態。

2如何提高智能變電站繼電保護系統可靠性方案

2.1過程層繼電保護的重要性

迅速跳閘是該階段最為重要的系統功能，該過程對于變電站母線、變壓器以及輸電電路等可以實現全方位保護。在進行保護功能設定的時候應該做到的是將設備保護和系統保護體系的設定盡量簡單。當保護過程中所存在的波動比較的時候才能保證在實際運行的時候如果出現變化不會影響繼電保護，這也是體現繼電保護穩定性的方面之一。但是在進行繼電保護的時候一次設備較多，因此在保護方案設定的時候要將開關和其他必要硬件進行區分，將其進行獨立保護。同時可以做到利用不同的開關實現多項控制，實現系統電流的綜合控制。

2.2做好間隔層的繼電保護

雙重化裝置是提高間隔層繼電保護可靠性的關鍵，實現集中配置后備保護。后備保護系統的存在不僅實現設備的保護同時也是對開關失靈的保護，同時還能夠對整個設備范圍內的線路進行保護，再次基礎之上實現故障排查并進行準確診斷，對已發生故障做出最佳診斷，提出合理解決方案。

2.3線路保護工作的加強

智能變電站系統中為了更好的實現繼電保護，確保其安全性、穩定性，在以上兩項工作完成之后還應該做到的是實現線路強化保護。在進行線路保護的時候所采取的方式是縱連差動。主要保護方式有兩種，一種是集中式一種是后備式，兩種保護方式都可以實現保護強化，不僅可以實現線路元件的保護，同時也可以對線路運行情況進行監視和測量，做到可以實時掌握電路的運行狀態，從而保證整個系統穩定運行，提高繼電保護的可靠性。

2.4提高繼電保護的可靠性措施

過程層所進行的繼電保護主要是對系統進行，包括迅速跳閘以及對母線、輸電電路和變壓器等設備進行的保護，保證整個電網的運行風險降低，確保電網系統的安全性。優化電網設備和裝置。因為在過程層中主保護定值所出現的波動相對較小，因此哪怕在電力系統中過程層運行出現變化其波動值的大小不會發生改變，如此可以保證電力系統可以穩定的運行。但是因為在該系統中有大量的一次設備應用，所以在設計的時候必須將開關和硬件進行分離保證其獨立性，如此可以保證輸電電路以及母線可以實現更好的保護。所以說為了更好的實現輸電系統的穩定性和可靠性，應該通過多段線路保護實現智能變電站和變壓器的保護，特別是在進行站內保護裝置的設置的時候應該實現同步采樣，并且在實現采樣的前提下并對其進行適當的調整，保證所采集的數據是可靠的同時適應性較強。

2.5可視化技術的應用

故障的排除是保證繼電保護穩定性和可靠性的張耀保障。而當前飛速發展的信息技術是實現實時故障排查變得更加的容易。所使用的傳統的通過數據、表格以及圖形等方式所進行的故障排查已經無法滿足繼電保護的需求。而在繼電保護中通過對可視化技術的利用實現故障監測，并進行故障分析。對于智能電網來說信息傳輸故障的發生是在所難免的，因此在進行錯誤信息的排查時應該保證所形成的故障波動與中間節點文件所產生的數據是一致的，如此才能引導工作人員更加及時準確的找到故障發生位置并結合導致故障發生的原因對其采取針對性措施，提高故障排查效率。

3結語

綜上所述，隨著近年來我國電網建設事業的快速發展，在信息技術深入發展的今天，智能變電站已成為我國電網建設的重要組成部分。為了進一步保障我國智能變電站的安全正常運行，加強繼電保護系統的可靠性成為當前建設的重要內容。通過對智能變電站繼電保護系統的可靠性進行分析，從硬件系統與軟件系統中，采取有效措施增強該系統日常運行的穩定性，進而為我國電力事業的發展提供安全保障。

參考文獻

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