智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

董國齡 田永新

摘要：在電網(wǎng)的運行過程中，智能變電站繼電保護系統(tǒng)的正常工作又具有非常重要意義。從本質上來說，智能變電站繼電保護系統(tǒng)的存在，就是保證供電安全、電網(wǎng)正常運行的前提條件。在本文中，針對智能站繼電保護系統(tǒng)可靠性問題進行了分析，并提出了一些措施，以期為相關人員提供參考。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護系統(tǒng);可靠性

中圖分類號： TM77 文獻標識碼： A

引言

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要基礎，其運行過程的穩(wěn)定程度在很大程度上影響著電網(wǎng)的質量。而繼電保護系統(tǒng)是智能變電站的重要組成部分，其運行的可靠性和穩(wěn)定性又將在很大程度上決定智能變電站運行的穩(wěn)定性。在這種情況下，如何保障繼電保護系統(tǒng)的可靠性，成為了相關單位及各部門所面臨的重要問題。

1 關于智能變電站繼電保護的相關內容

1.1 概述

在智能電網(wǎng)的建設過程中，最為重要的內容就是智能變電站的建設。與傳統(tǒng)變電站不一樣的是，智能變電站中的信息處理，往往需要從智能化、數(shù)字化的方向去收集、分析以及處理。同時，在智能變電站中軟件和硬件的使用方面，也需要采用智能化、規(guī)范化的通信協(xié)議。相對于傳統(tǒng)變電站來說，智能變電站比較明顯的優(yōu)點就是其是以網(wǎng)絡和計算機為載體進行工作的，使得繼電保護系統(tǒng)能夠智能化、自動化的運行。所以，智能變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠運行，是高效、全方位采集和應用相關數(shù)據(jù)的必要基礎，也是保證變電站安全、穩(wěn)定運行的重要基礎。

1.2 關于繼電保護系統(tǒng)的特點

1.2.1 信息處理更加靈活

與常規(guī)變電站最大的不同就是智能站信息傳輸?shù)臄?shù)字化。電流電壓采樣可以采用常規(guī)的互感器，也可以采用光學互感器、電子式互感器等。借助于網(wǎng)絡技術，各種數(shù)據(jù)通過光纖將過程層、間隔層及站控層聯(lián)系起來，進行信息的訂閱與發(fā)送。這種信息傳輸方式，更加靈活、穩(wěn)定、高效。其不僅在信息處理方面更加靈活，而且能夠自動借助智能化的網(wǎng)絡技術來減少變電站中的二次回路連接線的數(shù)量。這樣一來，智能變電站也能夠更加安全、可靠地運行，為電網(wǎng)的正常工作提供保障。

1.2.2 檢測系統(tǒng)故障迅速

在實際情況中，智能站繼電保護系統(tǒng)能夠檢測電力系統(tǒng)中的故障問題，及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中所潛在的隱患問題。在某個電力設備或者是電子元件出現(xiàn)故障時，繼電保護系統(tǒng)還能夠及時發(fā)出警報，提醒工作人員及時處理。

1.2.3 安裝使用非常方便

由于智能站大量減少二次電纜的使用，所以繼電保護系統(tǒng)采購與安裝所消耗的成本比較低，操作起來很簡單，安裝起來也非常方便。在繼電保護系統(tǒng)中所使用的材料大都比較輕，不僅有利于電力施工、提高安裝效率，也能夠在一定程度上減少占據(jù)空間。

2智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

2.1 可靠性分析的計算方法

2.1.1計算角度

計算智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的角度有兩個：一是可靠度。從可靠度角度進行分析，即是在一定設備運行環(huán)境中、在某一運行時間段內，計算智能變電站繼電保護系統(tǒng)完成自身某項功能所達到的實際概率。在智能變電站正常情況下繼電保護系統(tǒng)的實際概率即為可靠度，以此衡量系統(tǒng)運行的可靠性。二是可用度。這一計算角度是當智能變電站繼電保護系統(tǒng)發(fā)生故障后，其維護系統(tǒng)所起到的實際修復作用的可用度。

2.1.2計算方法

總體來說，智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析與計算方法主要有蒙特卡洛模擬法、可靠性框圖法兩種。分析與計算的前提是獲得相應數(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)跨接的方式實行保護、數(shù)據(jù)收集、指令傳輸?shù)裙ぷ?。同時，利用SV網(wǎng)可完成樣本數(shù)據(jù)的傳輸。獲得相應的數(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，輸入相應的數(shù)據(jù)并回收系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)，對繼電保護系統(tǒng)可靠性進行有效分析。

2.2 可靠性計算

2.2.1主變保護可靠性

主變保護、智能終端與合并單元采用組網(wǎng)方式，利用GOOSE網(wǎng)絡采集開關量信息、并傳輸跳閘命令。同時，利用SV 網(wǎng)絡傳遞樣本數(shù)據(jù)信息。對智能變電站的主變壓器進行保護，會采用測控一體保護裝置，提高整體可靠性，并為系統(tǒng)保護提供科學依據(jù)。在進行分析時多利用可靠性框圖進行分析。

2.2.2線路保護與母聯(lián)保護可靠性

在該項分析環(huán)節(jié)中，要明確線路保護組網(wǎng)設計方案。智能變電站會采用數(shù)字化線路保護裝置，在此情況下獲取裝置的開關量與模擬量信息，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，其跳閘與開關量的輸入共用一個GOOSE接口。這種數(shù)字化線路保護裝置可滿足兩端的需求，實現(xiàn)與傳統(tǒng)線路保護裝置的聯(lián)合運用，提高光纖的縱差保護功能。

2.2.3母線保護可靠性

母線保護裝置模式下，每個智能終端都可提供開關閘的位置，同時可將開關的數(shù)量與相應的樣本值通過GOOSE網(wǎng)絡傳遞到相應的保護裝置中。母線保護裝置受其組網(wǎng)模式的影響，獲取其網(wǎng)絡信息時要聯(lián)合保護與合并單元通過IEC61850-9-2協(xié)議。與主變保護相比，母線保護的可靠性更高。這是因為主變保護要連接35kV、110kV、220kV測的斷路器，由此增加了單元數(shù)目而降低了主變保護的可靠性。

3智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性保障措施

3.1 加強變壓器的保護

變壓器是變電站重要的供電設備，對整個智能變電站的正常運行有著重要作用，因此必須加強對變壓器的保護。應提高設定標準電壓額度的科學性與有效性，確保變壓器正常運行。前期采用分布式配置保護方式，提高對變壓器整體安全的保護力度。但對其后期運行則應采用集中式配置，保證變壓器的穩(wěn)定運行，以避免因系統(tǒng)過于復雜而降低保護裝置可靠性。

3.2 對過流電進行合理限定

過流電是指電流超過系統(tǒng)的承載能力，會導致相應的安全問題。受多種因素影響，過電流數(shù)額會發(fā)生一定變化，這會降低繼電保護系統(tǒng)的可靠性。為有效解決這一問題，應對過電流進行有效的限定，提高系統(tǒng)的準確性。

3.3 加強繼電保護系統(tǒng)的線路保護

當前繼電保護系統(tǒng)中主要采縱差聯(lián)動的保護方法，提升系統(tǒng)的可靠性。保護系統(tǒng)運行中，線路自身可通過通道進行連接，從而對線路進行保護，同時通過線路可實現(xiàn)檢測等工作，因此必須加強對線路的保護。

3.4 完善繼電保護智能報警系統(tǒng)

在智能變電站繼電保護中要對故障進行預警、檢測與報警工作，以此加強對變電站正常運行的維護。通過完善繼電保護的智能報警系統(tǒng)，工作人員可及時準確了解智能變電站的運行狀態(tài)及相應設備出現(xiàn)的問題。建立健全繼電保護智能報警系統(tǒng)必須做好以下幾點工作：

3.4.1總結功能

當智能變電站的繼電保護智能報警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)設備運行故障后，會對其產生的數(shù)據(jù)進行總結。同時收集變電站內實時數(shù)據(jù)、警告信息、應用信息及故障處理信息等與故障有關的數(shù)據(jù)信息。

3.4.2診斷功能

在變電站設備運行出現(xiàn)問題后，智能報警系統(tǒng)會對相應的問題進行診斷。診斷過程中，通過設備正常運行數(shù)據(jù)與異常運行下產生的數(shù)據(jù)進行對比，從而生成相應的診斷報告。利用相應的管理經(jīng)驗，對故障進行分類，最終形成設備的異常信息。

3.4.3跳閘保護

當設備運行出現(xiàn)問題時，報警系統(tǒng)會下達打開開關的指令，使得保護裝置跳閘，從而實現(xiàn)對變電設備的保護。同時，智能報警系統(tǒng)會將變電站設備的異常信息、開關的變位信息等反饋給相關的工作人員，進行報警處理。

結束語

在科學化技術廣泛使用的背景下，智能變電站也開始在電力行業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作用。而智能變電站繼電保護系統(tǒng)的存在，也具有非常重要的意義。只有不斷地完善、改進智能變電站繼電保護系統(tǒng)，才能夠充分地提高繼電保護的服務水平。

參考文獻

[1] 鄭鴻宇. 關于智能變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性分析[J]. 南方農機，2018（9）：174.

[2] 王鑫. 智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的探討[J]. 工程建設與設計，2018（4）：57.

[3] 王思遠， 王穎超. 提高智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的措施[J].農村電氣化，2017（11）：61

[4] 陳 浩. 智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析[J]. 電子技術與軟件工程，2016，（24）：232.