智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

李藝為

（中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司熱電廠，內(nèi)蒙古 阿拉善盟 750336）

當(dāng)前，智能變電站保護(hù)調(diào)控實(shí)現(xiàn)了一體化功能，使得系統(tǒng)和系統(tǒng)間能夠互聯(lián)、互通，同時(shí)提高了變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的交互水平，保證電網(wǎng)能夠安全、保質(zhì)保量、穩(wěn)定運(yùn)行，能夠更好地保護(hù)和控制變電站。但是，在我國(guó)變電站智能化水平不斷提高的情況下，依然存在一些問題。一方面，變電站工作人員的素質(zhì)沒有隨著變電站智能化的發(fā)展而提高，導(dǎo)致工作人員和工作崗位相脫離，不符合時(shí)代發(fā)展的步伐；另一方面，變電站的保護(hù)措施不夠完善，容易造成繼電保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而引發(fā)安全事故?；诖耍枰岣咧悄茏冸娬纠^電保護(hù)系統(tǒng)的安全性和可靠性，準(zhǔn)確分析和計(jì)算變電站可靠性數(shù)據(jù)，有效提高變電站的穩(wěn)定性，從而推進(jìn)我國(guó)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。

一、智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

（一）可靠性分析的計(jì)算方法

1.計(jì)算角度。計(jì)算智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的角度有兩個(gè)：一是可靠度。從可靠度角度進(jìn)行分析，即是在一定設(shè)備運(yùn)行環(huán)境中、在某一運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)，計(jì)算智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)完成自身某項(xiàng)功能所達(dá)到的實(shí)際概率。在智能變電站正常情況下繼電保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際概率即為可靠度，以此衡量系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。二是可用度。這一計(jì)算角度是當(dāng)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生故障后，其維護(hù)系統(tǒng)所起到的實(shí)際修復(fù)作用的可用度。

2.計(jì)算方法。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析與計(jì)算方法主要有蒙特卡洛模擬法、可靠性框圖法兩種。分析與計(jì)算的前提是獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，確保分析的可行性。智能變電站的終端與合并單元采用組網(wǎng)方式，采用GOOSE雙網(wǎng)跨接的方式實(shí)行保護(hù)、數(shù)據(jù)收集、指令傳輸?shù)裙ぷ鳌Ｍ瑫r(shí)，利用SV網(wǎng)可完成樣本數(shù)據(jù)的傳輸。獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)后通過數(shù)字化組網(wǎng)方式，利用太網(wǎng)傳輸各裝置的數(shù)據(jù)，利用GOOSE與SV兩種接口組合的方式，輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)并回收系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行有效分析。而對(duì)于母線保護(hù)組網(wǎng)模式，則是將樣本數(shù)據(jù)傳到繼電保護(hù)系統(tǒng)的各智能終端上，再使其傳遞到母差保護(hù)裝置上，并利用GOOSE為其提供相應(yīng)的信號(hào)。

（二）可靠性計(jì)算

1.主變保護(hù)可靠性。主變保護(hù)、智能終端與合并單元采用組網(wǎng)方式，利用GOOSE網(wǎng)絡(luò)采集開關(guān)量信息、并傳輸跳閘命令。同時(shí)，利用SV 網(wǎng)絡(luò)傳遞樣本數(shù)據(jù)信息。對(duì)智能變電站的主變壓器進(jìn)行保護(hù)，會(huì)采用測(cè)控一體保護(hù)裝置，提高整體可靠性，并為系統(tǒng)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。在進(jìn)行分析時(shí)多利用可靠性框圖進(jìn)行分析。

2.線路保護(hù)與母聯(lián)保護(hù)可靠性。在該項(xiàng)分析環(huán)節(jié)中，要明確線路保護(hù)組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案。智能變電站會(huì)采用數(shù)字化線路保護(hù)裝置，在此情況下獲取裝置的開關(guān)量與模擬量信息，是利用光線以太網(wǎng)通信獲取的。樣本采收的接口為SV接口，其跳閘與開關(guān)量的輸入共用一個(gè)GOOSE接口。這種數(shù)字化線路保護(hù)裝置可滿足兩端的需求，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)線路保護(hù)裝置的聯(lián)合運(yùn)用，提高光纖的縱差保護(hù)功能。

3.母線保護(hù)可靠性。母線保護(hù)裝置模式下，每個(gè)智能終端都可提供開關(guān)閘的位置，同時(shí)可將開關(guān)的數(shù)量與相應(yīng)的樣本值通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳遞到相應(yīng)的保護(hù)裝置中。母線保護(hù)裝置受其組網(wǎng)模式的影響，獲取其網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)要聯(lián)合保護(hù)與合并單元通過IEC61850-9-2協(xié)議。與主變保護(hù)相比，母線保護(hù)的可靠性更高。這是因?yàn)橹髯儽Ｗo(hù)要連接35kV、110kV、220kV測(cè)的斷路器，由此增加了單元數(shù)目而降低了主變保護(hù)的可靠性。

二、提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性策略

智能變電站母線保護(hù)是斷電保護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，母線裝置的可靠性會(huì)對(duì)智能變電站的正常運(yùn)行帶來影響。為提高智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，需要使保護(hù)系統(tǒng)具備合理的冗余結(jié)構(gòu)。冗余裝置是提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵措施，任何型式的變電站都離不開冗余設(shè)計(jì)?？梢岳脙商桌^電保護(hù)系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)終端保護(hù)設(shè)置、數(shù)據(jù)交換機(jī)及合并單元，以提高系統(tǒng)的保護(hù)性能。

（一）變壓器繼電保護(hù)配置

電力系統(tǒng)供電電壓是設(shè)定好的，如果運(yùn)行電壓值出現(xiàn)波動(dòng)，會(huì)使配電系統(tǒng)正常運(yùn)行受到影響。智能變電站控制運(yùn)行電壓時(shí)，需要采用主變壓器來完成。變壓器是變電站重要的電力設(shè)施，電壓的控制采用分布配置的辦法來實(shí)現(xiàn)，從而起到對(duì)變壓器的保護(hù)，可以采用差動(dòng)斷電保護(hù)的措施。保護(hù)變壓器時(shí)，可以采用集中配置的辦法，保證繼電保護(hù)安裝可以獨(dú)立完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)非電量的繼電保護(hù)功能。斷路器和電纜連接完成后，可以把繼電保護(hù)的性能充分發(fā)揮，變壓器的可靠性得以顯著提升。

（二）可視化技術(shù)的運(yùn)用

為提高智能變電站繼電保護(hù)可靠性，需要對(duì)故障實(shí)現(xiàn)有效處理。雖然信息技術(shù)得到了巨大進(jìn)步，但是很多繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)和處理還采用表格和數(shù)據(jù)方式。智能變電站引入可視化技術(shù)對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行監(jiān)控是十分必要的，可以實(shí)時(shí)對(duì)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警和運(yùn)行數(shù)據(jù)采集。智能變電站運(yùn)行時(shí)可能由于數(shù)據(jù)信息傳輸問題而引發(fā)故障，所以需要對(duì)通信系統(tǒng)錯(cuò)誤信息進(jìn)行全面、系統(tǒng)地排查，以保護(hù)繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，生成的中間節(jié)點(diǎn)文件和故障波形相符。繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生運(yùn)行故障時(shí)，需要對(duì)中間節(jié)點(diǎn)文件形成的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行準(zhǔn)確采集，以全面分析故障，從而確定故障原因。為工程技術(shù)人員提供準(zhǔn)確的排查記錄信息，針對(duì)故障情況制定切實(shí)可行解決措施。

總之，想要保證智能變電站可以高效運(yùn)行，繼電保護(hù)是必不可少的，在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中傳統(tǒng)變電站的設(shè)備元件已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)需求，傳統(tǒng)設(shè)備也有光纖代替。在智能變電站中結(jié)構(gòu)和元件組成對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行有很大影響，所以說實(shí)現(xiàn)智能變電站繼電保護(hù)是評(píng)估智能電網(wǎng)的關(guān)鍵性數(shù)據(jù)，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)全面建設(shè)的關(guān)鍵步驟。通過繼電保護(hù)的穩(wěn)定運(yùn)行促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)的穩(wěn)定發(fā)展。