智能變電站繼電保護系統可靠性研究

王 濤

國網寧夏電力有限公司檢修公司，寧夏 銀川 750001

0 引言

近年來，隨著社會經濟的發展，人們對用電要求也越來越高。智能化是許多領域的發展趨勢，我國也投入了大量資源建設智能化電網。智能變電站是智能電網的重要組成部分，其繼電保護系統的穩定性對變電站安全和穩定具有決定性作用。為了適應當前的用電需求，保障用電安全，需要不斷完善智能變電站繼電保護系統的建設，不斷優化升級智能變電站相關技術，從而保障用電安全。文章對當前的變電站繼電保護系統進行研究分析，結合國內外智能變電站的建設情況，分析影響變電站繼電保護系統的因素，從而提出科學的方式降低故障發生風險，提升繼電保護系統的安全性與穩定性。

1 智能變電站繼電保護系統分析

1.1 智能變電站概述

智能變電站是將變電站技術與電子通信網絡技術相結合，從而實現對變電站的智能化管理。智能變電站能夠測量電力數據，采集以及控制相關的功能，對變電站進行實時管理。相較于傳統的變電站模式，智能變電站能夠解決傳統變電站管理存在的問題，通過高速以太網采集和傳輸電壓與電流模擬信號，對變電站設備進行有效管理，提升整體管理效率。

1.2 智能變電站繼電保護系統組成

（1）電子式互感器。電子式互感器是繼電保護系統的關鍵部分，與傳統的電子互感器相比，現在的電子互感器以電子式為主，能夠準確查找故障位置，實時保障保護裝置，而且能夠適應智能化電網的需求，使電網系統更加安全穩定。

（2）合并單元。在智能變電站繼電保護系統運行過程中，電子式互感器將搜集的電網信息傳輸到合并單元，合并單元能夠重新整合搜集到的信息，對信息進行處理并且傳輸到保護裝置。此外，合并單元能夠處理好不同裝置的接線問題，降低設備成本。

（3）交換機。交換機是智能變電站的關鍵部位之一，相比于以往的交換機，智能變電站繼電保護系統的交換機能夠傳輸數據和信號，交換關鍵數據幀，提升數據傳輸效率和數據安全性。

（4）智能終端。智能終端能夠解決電力故障系統檢測不及時的難題，為電力故障檢測提供解決方法，在接收到斷路器的指令后，可以將相關指令傳送到站控層，提升智能變電站故障處理效率。

1.3 智能保護系統可靠性的作用

相比于傳統的保護裝置，智能保護系統拓展了數據提供途徑，也給維護人員提出更高的要求。繼電保護系統運行對智能變電站的運行具有關鍵的影響，如果系統出現故障，可能會影響整個電網的穩定運行。為了保障智能保護系統的安全穩定，需要深入了解保護系統的結構、原理和功能特點，對裝置進行調試和管理，減少其他因素影響，從而確保整個系統的穩定運行[1]。

2 智能變電站繼電保護問題分析

2.1 影響數據傳輸

一旦智能變電站保護系統出現問題，其數據傳輸也會出現問題，造成相關指令無效應答，對整個電力系統的運行造成影響。對于智能變電站而言，如果傳輸介質出現問題，影響數據傳輸安全與傳輸效率，不僅會影響變電站的正常運行，也會影響用電安全。

2.2 失誤問題

對于智能變電站的繼電保護系統而言，繼電保護系統發生失誤，會對智能變電站系統的計算產生不良影響。在智能變電站的繼電保護系統中，以人為計算失誤和定值整定計算失誤為主。一旦計算失誤，將會引發較大的運行風險，人為計算失誤會造成操作誤差，定值整定計算失誤將會引發運行風險，對智能變電站的運行造成不良影響[2]。

3 提高繼電保護系統可靠性的有效措施

3.1 優化系統結構與運維模式

針對智能變電站的繼電保護系統，可以從系統和運維的角度提升其穩定性，具體的方法如下。

（1）優化系統結構。在設定系統的時候，對保護系統的結構進行優化，從繼電保護系統的組成結構來看，選擇新的網絡作為過程層網絡，能夠提升網絡傳輸的安全性，確保數據傳輸穩定。在傳統的變電站系統設置中，冗余現象會造成資源浪費，影響數據傳輸效率，因此，選擇單一采集的方式，減少二級系統的冗余情況，確保數據源統一，以繼電保護系統為中心設計智能變電站系統，能夠減少冗余，提升傳輸效率，降低采集延遲。

（2）設計環形網絡結構母線保護組網方案。母線保護組網方案主要是利用母差保護裝置，有效接收智能終端信息，從而實現繼電保護，但是從其運行效果來看，母差保護裝置會影響母差保護容量，對繼電保護造成影響，因此，需要選擇環形網絡結構，以提升其穩定性，從而不斷提升繼電保護系統的穩定性與可靠性。

（3）優化運維模式。為提升繼電保護系統的可靠性，需要對運維模式進行優化，選擇合并單元模式處理信息，對其信息進行監管。同時，對壓板進行有效處理，加強對變電站設備的監管，實現對整個體系設備的實時監控，以提升系統的運營效率[3-4]。

3.2 系統實時監控與自動報警

智能變電站的設備需要實時監督管理，以了解變電站內設備的運行情況。如果設備出現異常，需要及時啟動報警，以提升繼電保護系統的可靠性。在智能變電站中設置自動報警機制，一旦出現故障或異常，立刻啟動報警，由繼電保護裝置做出反應，以保護變電站設備。繼電保護裝置能夠保存變電站的相應數據，為后續管理提供數據備份，同時能夠準確定位故障部位，做出故障分析與初步診斷。一方面能夠開啟自動跳閘，以保護電網安全，另一方面可以為智能變電站的診斷和后續維護提供依據，提升智能變電站的可靠性。

當智能變電站出現故障時，需要對運行狀態進行評估，記錄故障問題。特殊操作管理程序應該設定在系統的首要位置，選擇正確的技術和設備，對運行狀態進行監測，以保證系統穩定性。智能變電站運行時，對系統進行實時監控，同時對設備狀態進行評估，以做好設備分析，為后續的維護管理提供依據[5-6]。

3.3 過流電限定保護

智能變電站運行過程中，會受到多種因素的影響，過電流和過電壓會對線路造成影響，從而引發設備故障?？梢赃x擇合適的方式保護過流電流和過流電壓，以提升穩定性。電流負荷大時，容易造成變電站設備故障，引發跳閘。為了解決相應的問題，提升繼電保護系統的穩定性，可以優化線路，準確測量線路電流量，選擇電壓限定延時的方式進行分配和管理。如果線路電流過大，將會及時發出警示信息，通過保護動作以提升系統穩定性[7]。

3.4 變壓器與過程層繼電保護

為提升系統可靠性，需要對變電站的變壓器和過程層進行保護，具體的保護措施如下。

（1）變壓器保護。變壓器是變電站的關鍵設備，通常在變壓器設計中，為了提升變壓器穩定性，選擇比率制動原理進行設計，以提升其穩定性。智能變電站訂單變壓器可以選擇人工神經網絡原理進行保護，在運行過程中，選擇智能技術提升變壓器設備運行靈敏度，增強其自我檢測的能力。智能變電站可以選擇記憶功能和處理功能對設備進行保護和測控，通過網絡和智能技術，實時監測并記錄設備的運行情況，采集數據信息，并且對設備進行有效控制[8]。

（2）過程層繼電保護。過程層繼電保護主要是對系統的變壓器和母線進行保護，在智能變電站運行過程中制定繼電保護系統的保護值，保證保護值的穩定性。為確保繼電保護穩定性，需要分離硬件和開關設置，選擇多段路的方式進行保護，采用預防措施做好保護管理，提升數據采集的準確性，從而提升繼電保護系統的可靠性與穩定性[9]。

4 結束語

智能變電站是電網的重要組成部分，繼電保護系統的穩定性直接關系到變電站的運行安全。為提升繼電保護系統可靠性，需要針對繼電保護系統可靠性的影響因素，結合現代科技，不斷提升系統設計質量，將先進的技術融合到繼電保護系統中，從而完善系統功能，提升系統可靠性。