智能變電站變壓器保護系統可靠性分析

廖富泰

摘要：智能電網快速發展，智能變電站亦逐步成為建設主要核心內容，且對于傳統形式的變電站繼電保護系統來說，有著更加明顯的優勢，尤其是在其可靠性方面，這對于智能變電站的穩定安全運行來說有著積極的意義。文章就當前階段智能變電站發展狀況、變壓器保護系統模型對比分析、智能變電站變壓器保護系統可靠性分析進行了簡要論述。

關鍵詞：智能變電站;變壓器保護系統;可靠性

引言：依托于信息化技術的快速發展與行業進步，智能變電站度過了一段飛速發展期，這主要依賴于其本身相對于傳統模式變壓器保護系統的優勢，其更高的可靠性，利于變電站應對各種復雜環境的挑戰，利于變電站的持久運行。

一、當前階段智能變電站發展狀況

智能變電站指的是借助現代化、環保性能高、集成特點足的智能設備，將信息共享規范化、全站信息數字化、通信平臺網絡化作為智能變電站的整體運行要求，縮減一部分人力資源，利用各項信息化設備與技術即可實現信息的檢測、采集、計量、保護、控制等功能。此外依靠智能變電站，能夠實現電網實時分析決策、智能調節、自動控制等功能。

整個電力系統中，變電站的主導作用為連接各個支線線路，使其形成一個完整的整體，并對電力運輸系統進行適當的分配與轉換，從而滿足各方面的電力需求以及電力運行安全。此外在電力系統持續運行中，變電站為關鍵節點，可在一定程度上保護電網安全與穩定性，這對于電力企業的長遠發展來說有著積極的意義。且經過多年的發展與應用，當前階段的智能變電站已經發展為電力系統不可分割的關鍵部分，功能性在逐步豐富與完善的同時，其傳輸的信息亦朝著數字化、智能化、現代化方向發展。同時，互聯網技術與通信平臺的逐步融合，使得智能變電站內部逐漸實現了一體化運行[1]。

二、變壓器保護系統模型對比分析

從以下兩個方面來對比分析變壓器保護模型，以此來突出智能變電站變壓器保護系統整體的可靠性：

1.傳統形式變壓器保護模型

傳統形式的變電站保護系統模型，一次設備與互感器都需要借助電纜來連接測控系統、線路保護系統、變壓器保護系統等。該種連接方式雖然能在一定程度上滿足使用要求，但是整體的連接過程難以通過單段電纜實現，但是更多的電纜，意味著需要更多的連接接口，這無形中提升了連接難度，并且會不同程度的受到外界電磁影響，因此可以說，傳統形式的變壓器保護系統整體結構與其本身的可靠性仍舊有著較大的進步空間。

2.智能變電站變壓器保護模型

當前階段，就智能變電站變壓器保護系統來說，其保護裝置主、后備分離單重配置與主、后備一體化保護配置兩種類型。而就一體化保護裝置來說，其采用的是雙重化配置，變壓器低壓側、高壓側會根據其本身的結構特點以及功能特性選擇獨立智能終端進行合并單元雙重化建設。該種裝置模式的優勢是能夠最大程度的發揮出主、后備保護功能的效用，并且對比傳統模式來說可靠性、穩定性更高。其缺陷亦很明顯，需耗費更多的資金投入用于維護以及配置運行，這在一定程度上提升了變電站經濟壓力，且過程層網絡會更加的復雜，因此該種模式要實現廣泛的應用，切實應對復雜的電力環境，還需在技術與應用方面進行完善。而在進行主、后備分離各自單重配置進程中，低壓側、高壓側會分別裝置相應的后備保護設施，以滿足其各自不同的應用需求。就高壓側來說，其過程層需配置相應的后備保護、智能主保護合并單元，另一方面高后備過程層配置狀況基本與高壓側保持一致，但是需求注意，該部分的合并單元選擇的是智能終端一體化的裝置方式，對比前者來說，后者裝置方式需更多的保護裝置支撐，并且過程層網絡因其結構特性會涉及到各方面因素，反復錯雜性更高，因此雖然其可靠性、安全性更高，仍需針對其結構問題與功能性問題進行補足、完善與優化，使其能夠面對各種環境下的系統保護要求，促進變電站的長遠發展[2]。智能變電站變壓器保護模型，主要包括智能終端、合并單元、主后備一體化保護配置若干，一般連接方式如下圖1所示：

三、智能變電站變壓器保護系統可靠性分析

智能變電站變壓器保護系統可靠性分析可從以下多個方面舉例分析：

1.直采網跳模式

就直采網跳模式來說，其保護系統模型應用進程中，存在的問題主要在于互感器在與合并單元進行連接時會耗費更多電纜，若是因外界因素導致其中一根電纜發生問題，整體保護系統的功能性會受到很大程度的影響，嚴重情況下會使得系統處于崩潰狀態。但若是在直采網跳模式下，同種類型的元器件有著同等的可靠性，且不需過多的去考慮元件間存在的共同作用，能夠以交換機冗余方式來強化變壓器差動保護可靠性與穩定性，且在故障發生時，能夠以極短的時間完成修復工作，其后系統的可靠性不受過程影響[3]。

2.網采網跳模式

就網采網跳模來說，其保護系統模型應用進程中，電流互感器需與合并單元經多組電纜進行連接，并且在電壓互感器與電纜進行連接時多進行的是三相電壓采集，變壓器智能終端應用的電纜則會直接連接斷路器跳閘線圈，以此來直接對其形成作用。該種方式對比上述保護系統來說，能夠在一定程度上降低誤差，較多應用在一些對精度要求較高的變壓器保護系統中。

3. 直采直跳模式

就網采網跳模來說，其保護系統模型應用進程中，人們普遍認為智能終端一體化裝置的核心結構即為充足兩個即以上不同種類的保護裝置，其雖然具備更為強大的功能與效果，但是就其應用情況來說，并未起到1+1>2的效果，甚至在一定程度上抑制了某項功能的發揮。對比以上三種模式，直采直跳模式穩定性、可靠性更高，其不需應用很多交換機，即可達到對變電站整體系統的保護作用，其有效縮減了智能變電站保護系統的投入成本，利于該種模式的迅速傳播，應用價值更高[4]。

4.交換機組網模式與相應的對比情況

一般條件下，智能變電站通常會選擇一次設備與雙母接線，通過電子互感器得到數字量信息，再傳輸至合并單元，整合之后統一傳輸至保護裝置，最后借助智能終端控制開關設備。由此，當前智能變電站一般是按照站控層→間隔層→過程層進行搭建。而過程層基本都會涉及到變壓器、斷路器、開關等設備，運行進程中會涉及到較多環節，故而在分析其可靠性時，應將傳輸元件、介質等考慮在內。在智能變電站變壓器保護系統中，未切實提升其可靠性，在保證其冗余度后，還應關注報文延時帶來的影響。

綜合分析交換機組網方式，能夠得出，總線形結構整體來說結構單一，但卻不會有很多冗余度留存，但是缺陷同樣明顯：可靠性降低、通信延時長。其選擇的星型搭建結果一定程度上縮減了總線形結構帶來的延時缺陷，但是卻對交換機各方面的機能要求比較高，一般形式的交換機難以達到星形結構構建標準。環形結構雖然冗余度更強，但是其本身結構的復雜性，以及與總線形一樣的結構，仍舊逃脫不了通信延時較長這種致命的問題。因此對比以上情況來說，星形與環形網絡存在更少的弊端，其缺陷雖然存在，但是可靠性明顯更強。

此外智能變電站中還存在一種“三層兩網”結構，在應用直采網跳模式時，若是互感器與合并單元應用的連接電纜發生互相，會導致整體保護系統癱瘓;在應用網采網跳模式時，電流互感器與合并單元連接的目的是進行三相電流采集。對比系列保護系統方案來說，一般會選擇可靠性更高的直采直跳，能夠直接進行報文傳輸，可靠性更高。

結語：綜述，智能變電站變壓器保護系統可靠性分析進行了論述與分析，探討了其對比傳統變電站的優勢，并分析了各種形式保護系統的不足之處，提出了相對合理的優化建議。要求相關技術人員能夠根據變電站的切實需求，搭建與完善相應的變壓器保護系統，使其充分保障變電站的穩定運行。

參考文獻

[1]孫濤，李玥，楊萍等.智能變電站中關于主變差動保護動作可靠性的研究[J].科技致富向導，2019，（33）：75-75.

[2]王寧，劉夏.智能變電站變壓器保護系統可靠性研究[J].智能城市，2018， 4（17）：148-149.

[3]詹智華，詹榮榮，陳爭光等.基于EPON網絡的智能變電站繼電保護技術研究[J].電力系統保護與控制，2019，44（5）：102-107.

[4]梁陽陽.繼電保護在電力系統中的可靠性及風險分析[J].科技與企業，2019， No.298（1）：239-240.