智能變電站繼電保護可靠性研究

孫鵬?王棟?劉永

摘要：隨著國民經濟不斷發展，人們對電力能源需求量日益增加，我國電網規模也隨之擴大。智能電網作為提高電力企業服務質量，提供優質能源的重要途徑，受到人們廣泛關注。然而，我國智能變電站在運行過程中，面臨大功率、遠程電力輸送等一系列工作難點，這對變電站繼電保護可靠運行提出了挑戰。因此，加強對繼電保護可靠性的研究十分必要。本文將對智能變電站繼電保護進行分析和研究，并提出提高智能變電站繼電保護可靠性的有效對策，從而促進我國電力企業可持續發展。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;可靠性

前言

近年來，隨著科學技術的進步，我國電力領域也加大了技術投入，積極新建智能變電站，為我國實現遠程、大功率輸電目標提供了有利支持，是我國電力企業實現現代化建設目標的具體表現。

1.智能變電站繼電保護

智能變電站是將電子技術與信息網絡技術作為基礎，突破傳統信息傳輸方式，豐富基本功能，實現電網自動化控制、分析決策等目標，是變電站系統實現數字化與智能化的具體體現。智能變電站具有數字化、標準化以及集成化等特征。數字化主要是指數據采集過程中，運用電子式互感器，達到數據采集數字化應用的目標;集成化主要是指將間隔層的保護、測控等功能集中到一起，并用光纖取代傳統電纜接線來實現構建網絡。智能變電站繼電保護系統主要集中在變電站的過程和間隔兩大層之中，主要包括電子式互感器、交換機以及智能終端等，在新技術不斷發展的情況下，這些組織元件突破了傳統設備弊端，已經逐漸朝著智能化方向發展，為提高變電站繼電保護安全、穩定運行奠定了堅實的基礎。

2.可靠性原理

可靠性主要是指元件系統等在一定環境、時間范圍內，無故障的完成規定功率，主要分為可修復與不可修復兩大類，并通過三大指標來衡量其可靠性：一，可靠度，主要是指系統及元件在規定條件之內，在有限時間之內，實現規定功率的概率，是考察一個系統可靠性的重要指標之一;二，可用性，主要是指系統或者其他設備在較長時間之內，能夠完成所規定功能的能力，簡而言之，就是其系統修復能力，如果系統在出現故障時，能夠快速自動修復，是具備較高可靠性的;三，平均失效時間，是指系統在規定的條件下穩定運行到下一次發生故障的平均時間。通過這三個指標，能夠真實地反映一個系統的可靠性[1]。

3.提高智能變電站繼電保護可靠性有效對策

3.1以太網冗余性

增加系統冗余性能夠有效確保變電站繼電保護系統的安全、可靠運行，主要通過兩個途徑能夠實現目標。一方面：以太網交換機中的數據鏈路層技術為實現變電站自動化實時監控提供了支持和幫助，通過利用多種模式，能夠實現不同的目標，例如：IEEE802.3x全雙工模式不僅能夠有效控制數據傳輸流量，還能夠避免數據信息丟失;IEEE802.1Q虛擬局域網技術是一項新型技術，能夠將實時性所要求的不同IDE按照要求區分開，并將其分到不同的虛擬局域網絡中，實現實時控制目標;診聽過濾技術能夠對相關信息進行篩選、過濾，確保信息能夠發送至請求的IDE中[2]。

另一方面，網絡架構需求，網絡架構需求是由三個基礎網絡構成的，實現提高變電站繼電保護系統可靠性目的。首先，總線結構，總線結構通過交換機實現數據信息傳送任務，能夠有效減少接線，但是，相比較而言，其冗余度較差，在使用過程中，需要延長時間來增加其敏感度以達到目的;其次，環形結構，與總線結構類似，其環路上的任意一點都能夠提供不同程度的冗余，將其與以太網交換機有機結合，能夠出現管理交換機，也就是生成樹協議，這種結構能夠為繼電系統運行提供物理中斷的冗余度，并將網絡重構控制在一定時間范圍內，然而，環形結構在使用過程中存在的弊端主要是收斂時間問題，收斂時間較長，無法快速完成任務，影響系統重構;最后，星型結構，星型結構是一種等待時間較短的結構，比較適用于較高場合，沒有冗余度，但是，如果主交換機在運行過程中，出現故障，會影響信息傳送，相比之下，其可靠性較低，不建議推廣和普及。因此，變電站在選擇繼電保護系統網絡構架時，需要結合自身實際情況，比較優勢和缺點，選擇合適的網絡架構，提高繼電保護系統可靠性。

3.2環形結構母線保護可靠性

環形結構作為可靠性較高的結構，將其運用到母線保護裝置中具有十分重要的意義。通過分析，并采取最小路節點歷法計算可知，傳統結構的母線保護可靠性較低，環形網絡結構母線保護可靠性能夠滿足繼電保護系統可靠性要求，各項指標有明顯提升，另外，環形結構對元件損害較小，能夠大大提高繼電系統安全、可靠性。在變電站繼電保護系統母線保護裝置中融入環形結構能夠實現繼電保護系統可靠運行的目標[3]。

4.結論

根據上文所述，變電站繼電保護系統可靠運行對整個電網具有十分重要的意義和作用，是確保電力系統安全、可靠供電的前提條件。為了能夠有效提高變電站繼電保護系統可靠性，應加大對繼電保護系統的研究，并采取科學、合理的方法計算、對比，選擇合適的結構，提高繼電保護系統可靠性，從而推動我國電力領域可持續發展。

參考文獻：

[1]汪永華，王正風.基于SCADA/EMS的負荷實測與網損在線計算的研究與應用[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2010，18（03）：259-261.

[2]趙爭鳴，鄒高域.大容量電力電子應用系統及其關鍵問題綜述[J].大功率變流技術，2012，20（05）：12-14.

[3]劉婷婷.12MW生物質能發電廠綜合自動化系統研究[J].華南理工大學學報，2011，10（8）：158-159.