智能變電站繼電保護系統可靠性研究

蔡曉波

摘要：現代社會越來越進步，人們的工作和生活越來越離不開電力的支持。所以對電力的發展和保護問題尤為突出。智能變電站的出現對我國電力事業的發展和社會文明做出了很大貢獻，保障了人們生活用電的安全和穩定。其中的繼電保護裝置更是整個電力系統安全運行的關鍵部分。在電力系統出現故障時，繼電保護裝置及時作出反應，對電力系統作出跳閘等保護行為。通過及時作出反應，能夠有效降低損失。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;系統可靠性

由于電力系統建設的不斷完善，供電網絡的規模和電壓等級不斷提高，所以對電力系統的安全性、可靠性提出了更高要求。電力行業為人們提供高質量、安全和經濟的電能是當前首要解決的問題，智能電網建設是國家提出的戰略布局，智能變電站是把通信網絡技術和控制技術進行結合的產物，二次系統在信息傳輸模式上產生了很大的轉變，實現了對變電站運行信息進行采集、測量、保護及控制等功能，可以與電網自動化進行結合，為實現在線分析決策和智能調整提供依據。

1智能化變電站繼電保護系統構成

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智能變電站繼電保護系統可靠性分析

實現對繼電保護系統的可靠性分析是對繼電保護最基本的要求，要求繼電保護不發生誤動、不拒動。建立分析模型作為當前對智能變電站繼電保護系統可靠性分析的必要環節，主要包括模擬法、解析法兩種。所謂繼電保護系統的可靠性分析，更加側重對電力系統安全、穩定運行關鍵指標的分析，通過加強對智能變電站繼電保護系統的智能元件、整體系統進行分析，進而提高繼電保護系統的可靠性。要分析繼電保護系統的可靠性，既要對整個電力系統的可靠性進行有效評估，又要加強各元件本身的可靠性監控。其中電力系統的可靠性分析包含對可修復系統以及不可修復系統的綜合分析，對電力系統的可靠性分析更多的是采用控制的方式進行，以更好地在控制需求的前提下進行必要的繼電轉化。當前通過控制對智能變電站的繼電保護系統可靠性分析的主要包括直采直跳、網采直跳、直采網跳三中形式，實現繼電保護裝置的安全提升。由于智能變電站的智能電子元件數量較多，因而在繼電保護系統中，對電子元件的可靠性分析也顯得尤為重要。伴隨電子式互感器、智能終端等智能電子設備的使用和引進，導致電力系統的過程層設備更加復雜，對繼電保護的可靠性產生的影響也越來越大。通過加強對電子式互感器、合并單元、交換機、智能終端以及同步時鐘源等電子元件的日常監測和維護，進一步提升繼電保護系統的可靠性。

3智能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。

3.1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。

3.2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。

四、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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