智能變電站繼電保護系統可靠性

吳彬 鄧玉章

摘要：繼電保護是電網安全穩定運行的最重要的防線，其在系統發生故障時能否實現可靠的動作，以及非故障時可靠不動作將對人身安全、設備安全產生著直接的影響?；诖耍疚姆治鎏嵘悄茏冸娬纠^電保護系統可靠性的相關策略，發揮智能變電站在電力網絡中的重要作用，促進電力行業的現代化發展。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;可靠性

1智能變電站繼電保護系統的組成

1.1電子式互感器

電子式的互感器是智能變電站繼電保護系統中的重要組成部分，傳統的互感器一般為電磁結構，電磁式互感器不能應對數字化的電氣量測系統發展。因此采用電子式的互感器，電子式的互感器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。從經濟效果上分析，電子式互感器能夠利用光纜取代電纜，使得絕緣結構更加的簡單化。從設備的發展性上進行分析，電子式的互感器能夠提供數字量的輸出，實現二次設備系統集成，促進變電站實現智能化。

1.2合并單元

合并單元能夠對過程層進行采樣運輸，通過接收時間標記的電子式互感器傳輸額采樣信息，然后將這些采集到的數據傳輸到繼電保護設備之中。合并單元的優勢是實現了數據的共享，與此同時，因為合并單元不需要像傳統繼電保護裝置一樣進行非常復雜的接線工作，因此極大地節省了成本。智能終端則實現了斷路器的實時監控，可以控制斷路器的開斷，還可以反饋斷路器的運行狀況。

1.3交換機

交換機是智能變電站繼電保護系統中的核心部件，在繼電保護系統中，以交換機為核心設備的以太網能夠將傳統的保護系統代替，繼電保護裝置是變電站的大腦，交換機是智能變電站的中樞神經。在數據傳輸環節中，交換機的主要功能夠建立在通信通道基礎上，實現數據幀的交換。

1.4同步時鐘

同步時鐘可以實現智能電網信號采集和傳輸的時序統一，從而智能電網在運行的時候可以更加可靠、準確?，F在，同步時鐘主要是通過使用GPS對變電站的對時裝置進行信號的接收，同時發出同步脈沖，這樣所有的裝置就都可以接收并且解出同步計時點及校正。

1.5智能終端

在電網電力系統中，經常會出現很多故障，為了實現故障檢修，需要引入智能終端。智能終端的出現能夠對系統斷路器設備內部的電、磁、溫度、機械等狀態進行檢測。該種基于智能終端的檢測，其故障預防性能比較高，實現系統的智能化控制。一般情況下，智能終端一方面能夠接收保護裝置傳來的跳合閘命令，另一方面也能夠將斷路器的實時信息傳遞到站控層。

2提高智能變電站繼電保護系統可靠性的策略

2.1優化系統結構與運維模式

（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。在運行的過程中應當加強對設備監測信息的應用，間隔智能終端和合并單元，在過程層網絡中實現交換機的間隔，對公用交換機及相應的網絡進行合理的調度和管理，對于不同裝置軟硬壓板要采取不同的操作，要注重智能終端柜的現場操作和運行的注意要點。在維護的過程中，要與實際需要相結合，制定運行支持、狀態評價、設備消缺等詳細的現場維護作業指導手冊，突出關鍵技術的管理程序。設備狀態監測是狀態檢修的基礎，在智能變電站中，從交流采樣到保護出口回路都處于監測中，要想實現良好的設備狀態評估，就需要增強監控分析能力。

2.2保護變壓器的配置

在智能化電力系統中，每條線路是有固定的電壓限度的，電壓必須穩定，過高或過低都會影響線路的正常運行。變壓器系統可以有效的調節電路中的控制電壓，變壓器是智能變電站進行配電保護的重要設施。在變壓器裝置發揮其配電保護功能時，一般會采用分布式的配置方式，采用這種方式可以實現差動式的繼電保護。變壓器裝置同時也需要進行后備保護，所以配置必須采用集中式。同時對于非電量，可以采用獨立安裝法實現繼電保護，采用獨立安裝法時，斷路器與電纜相連接。

2.3過程層繼電保護

過程層繼電保護同樣是提升繼電保護系統可靠性的關鍵途徑，在實際的工作過程中，過程層的保護主要是對繼電保護系統的母線與變壓器等設備實施全面保護，使得整個電力網絡能夠維持高效、科學的運轉狀態，消除和降低電力網絡運行中的安全風險。在電力網絡系統運行過程中，專業人員需結合智能變電站的具體情況，制定相應的保護策略，保障保護值處于相對固定的狀態下，即使在出現劇烈的網絡波動情況下，保護值也要維持小幅度的變動，達到動態平衡的控制與管理效果。在實際的智能變電站建設過程中，如果所使用的一次設備數量較多，需盡量實現硬件與開關的分離設置，保持硬件與開關的獨立性，發揮對母線的保護作用。在對系統線路的保護方面，盡量選用多段路保護模式。

2.4電壓采用限定延時

在智能變電站運行過程中，如果其處于正常的運行狀態下，在受到電流等各種外部因素的干擾下，變電站可能會出現斷路等故障，而這些故障可能會造成負荷電流的出現，系統運行的可靠性難以保障。為了改變這一局面，電力系統在完善智能變電站繼電保護系統的過程中，可以通過電壓限定延時的方式來全面、實時監測智能變電站運行的具體情況，尤其是要將監測的重點放在各個線路電流量的測量方面，一旦電流量超過了正常值，系統會自動發出預警，并及時啟動應急機制，避免異常情況所造成的損失。

2.5系統實時監控與自動報警

智能化的變電站中，實現繼電保護，需要對變電站中的故障進行預警、檢測以及報警。其中智能報警工作比較重要。實現變電站的智能報警，主要分為以下幾個環節：（1）當智能變電站中出現故障時，繼電保護裝置能夠對站內的數據信息進行總結。同時智能報警系統還需要對站內的實時數據、警告信息、應用信息以及設備故障信息進行相應的數據信息收集與處理。（2）電網故障的初步診斷。在電網系統中出現問題時，需要對其進行故障初步判斷，在實際判斷環節，對智能變電站系統數據進行對比，并提供出比較詳細的故障報告。然后根據故障管理經驗，在實際的智能變電站運行中，需要對變電站的報警信息進行分類，主要可以分為事故信息、變位信息、越位信息、系統異常信息等。（3）系統的跳閘保護，當系統開關處于打開狀態中，保護裝置跳閘，信息能夠對電網裝置問題進行反饋。系統異常信息是指，當系統不運行時進行報警。變位信息是指，通過系統中開關的變換情況來反映出電網的實際工作狀態。

3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，需要分析智能變電站繼電保護系統的組成，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。

參考文獻：

[1]智能變電站的繼電保護技術應用[J].唐瑋良，曾柔逸倩，郁夢琪，高泓怡.集成電路應用.2021（06）

[2]智能變電站幾點運維關鍵技術研究[J].賈志飛.電力設備管理.2021（09）