智能變電站繼電保護系統可靠性研究

楊民凱 武光升 徐慶忠

國網山東省電力公司沂水縣供電公司

智能變電站繼電保護系統可靠性研究

楊民凱 武光升 徐慶忠

國網山東省電力公司沂水縣供電公司

基于智能變電站系統傳輸結構和形式設計的特殊性，在系統分析階段，需要考慮不同組件形式的具體要求，確保光纖的施工質量。智能變電站的保護系統的應用范圍比較廣，可以采用可靠性建模的設計形式，及時分析不同的信息形式。本文主要分析智能變電站繼電保護系統可靠性。

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架構

通過分析，我們可以得知，智能變電站的繼電保護系統，其架構主要包括兩個部分，即：層次化保護體系、一體化監控系統。如若對兩個部分進行詳細地分析，則具體如下：第一，層次化保護體系，又包括：就地級的繼電保護裝置、站域級的保護與控制、廣域級的保護與控制。其中，就地級的繼電保護裝置由就地化的線路保護、集成性的智能終端共同組成。就地化保護能夠與電氣進行直接聯系，不完全依賴于網絡，因此其可靠性完全不低于傳統水平，也就充分的保證了繼電保護系統的可靠性；地域級的繼電保護則由站域保護、站域級保護管控共同組成，其中站域級管控又具備著保信子站、配置文件管控、二次狀態監測、智能診斷、可視化分析等功能。保護管控不僅是一個子系統，還包含著多個物理設備，而繼電保護系統功能則可以在不同的物理設備中得到靈活的配置，從而提高可靠性。第二，一體化監控系統不需要對繼電保護裝置進行直接地訪問，只需要通過管理機就能夠獲得保護數據。同時，監控MMS網和保護MMS是相互分開的，所以在界面的管理上也更加清晰，即可分開管理也可集中管理。

2、智能變電站繼電保護系統可靠性

2.1 變壓器保護措施

提升變壓器保護的可靠性對于保證電網的安全運行有著重要的作用。通常采用比率制動原理、二次諧波制動原理等來實現差動保護穩定性的加強，在智能變電站中，隨著智能技術的應用和發展，基于小波理論的差動保護、基于人工神經網絡原理的差動保護都能夠有效提升主設備保護的靈敏度和對故障的鑒別能力，但就目前來看，這些技術還不甚成熟。微機保護有著較好的優越性，且技術相對成熟，其記憶能力和處理能力十分強大，集成了保護、測控以及錄波等眾多功能，通過網絡接口能夠將設備狀態、錄波數據以及保護數據等及時上傳，實時對保護動作情況及參數相關變化進行顯示，可以根據實際情況實現某一功能的及時投退或實現對相關定值的修改，這對于提升變壓器保護的可靠性有著重要的意義。

2.2 過程層繼電保護可靠性提升措施

過程層繼電保護主要是對電力系統母線、配電線路、變壓器等的保護，其能夠保證電網運行安全，降低風險。在過程層繼電保護中，保護定值不會出現變化，當電力系統發生振蕩的時候，保護定值穩定，系統會維持一個動態平衡，從而保證電力系統運行的穩定性。但需要注意的是，在應用大量一次設備的過程中，對硬件與開關的分離是十分必要的，這能夠保證硬件與開關的獨立性，提升對母線以及配電線路的保護作用。應當采用多段線路保護來定義智能變電站母線和變壓器保護，實施通過不采樣并加強采樣調整，保證采樣數據的真實性、適應性和可靠性，以此來提升過程層繼電保護的可靠性。

2.3 系統組網結構優化

結合ICE61850標準能夠設計出新的網絡作為過程層網絡，增強了智能變電站中繼電保護的可靠性和安全性。此外，傳統變電站每一個二級系統之間的數據采集環節都會存在冗余，智能變電站可以利用統一數據采集的方法，有效保證了數據元的統一，打破了二次專業壁壘，從而形成了以繼電保護為核心的二次專業結構體系和新的實現機制，有效避免了數據采集環節冗余，降低網絡數據采集的延時，從而提升繼電保護的可靠性。

2.4 線路保護可靠性分析

與傳統的線路形式相比，可靠性軟件的具體應用是比較重要的。如果傳統線路保護的電纜數量為20根，則要考慮到可靠性框圖的具體要求，而冗余線路的可靠性構建在其中發揮著非常重要的作用。在智能變電站系統的應用階段，必須有效分析可靠性線路系統，以滿足系統設計的后續要求。根據現有保護系統的各項指標要求，在智能終端和交換機設計中，要及時分析可靠性指標分析，滿足組網建設的模式要求。在同一個模式下，SV和GOOSE會直接影響共網傳輸系統。共網結構形式清晰、明確，要根據智能電子元件的要求及時分析和比對系統的運行情況。

2.5 異常處理

應當針對各種設備的異常現象，全面分析異常信號和正常信息，以此來實現故障的診斷，及時修復異常設備。例如，在交流采樣出現異常的時候，應當對異常進行判斷，看是數據跳變還是數據錯誤，進而對插件芯片是否損壞、采集程序是否存在缺陷等進行檢查，同時對數據處理單元工作狀況以及軟件配置進行檢查，以上這些診斷中，應當以典型故障特征狀態量為基礎，形成智能化分析和測試系統，在網絡設備出現異常之后，能夠實現自動分析，并提出有效的處理措施和維修策略，從而保證繼電保護系統的可靠性。

2.6 母線保護系統的可靠性分析

根據母線保護機制的具體要求，假設母線設計的電纜數量為100根，單套母線的設計必須考慮到相似結果的具體要求。同時，由于網絡采集模式與外部數據是同步的，所以，采用直接管理的形式分析電子設備數量、保護系統結構及其母線設備等因素，最終確定合理的方案。由現有的分析結果可知，“直采直跳”的模式是保護方案的主要選擇，可以采用組網建設的方案實現分網傳輸。

總之，智能化變電站是由網絡組模式組成的，其本身就具有多樣化的特點。保護系統或者功能部件可以冗余配置，針對數字化保護系統的特殊性，在應用階段，需要有效分析評價系統和選擇方案，及時解決系統中存在的問題。針對數字化繼電保護系統的特殊性，在應用時，工作人員要高度重視相關問題，及時分析系統信息，充分利用二端網絡系統有效配置模型，以滿足可靠性評價系統的具體要求。

[1]谷磊.智能變電站繼電保護可靠性研究[D].廣東工業大學，2014.

[2]景琦.智能變電站繼電保護可靠性評估[D].華北電力大學，2015.