智能變電站繼電保護系統可靠性分析

薛磊

摘 要：變電站繼電保護系統的可靠運行，對整個電網而言都具備著十分重要的意義與作用，也正因如此，做好智能變電站的繼電保護工作儼然已經成為確保電力系統安全、可靠供電的重要前提條件。該文筆者即從智能變電站繼電保護系統結構入手，并就如何提高智能變電站繼電保護系統的可靠性進行粗淺的探討。

關鍵詞：智能變電站 繼電保護 可靠性

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）03（b）-0037-02

隨著電力系統的快速發展，對繼電保護也提出了更高的要求，這是因為繼電保護系統的可靠性對整個智能變電站的安全穩定運行有著直接的影響。所以，加強對繼電保護系統可靠性的研究則十分必要。該文筆者對智能變電站繼電保護系統進行粗淺的探討與分析，提出提高智能變電站繼電保護系統可靠性的具體對策，以期通過該文筆者的粗淺闡述為廣大同行在今后的電力工作中提供有益的借鑒。

1 智能變電站繼電保護系統的結構及其原理

1.1 智能變電站繼電保護系統的結構

通過分析，可以看到，在智能變電站中繼電保護系統結構主要分為以下四種模式：第一，“直采直跳”模式。“直采直跳”模式下主要包含線路、母線和主變保護系統三種結構，其中保護設備采樣和跳閘通過光纖直連實現，僅示意與保護功能相關的光纖鏈路和部分支路；第二，“網采直跳”模式。分為SV和GOOSE獨網模式以及SV和GOOSE共網模式，兩種；第三，“直采網跳”模式，在該模式下主要是通過GOOSE網絡實現保護設備采樣、跳閘；第四，“網采網跳”模式。主要通過網絡思想保護系統的采樣、跳閘，并按SV和GOOSE是否共網兩種模式進行考慮。

1.2 智能變電站繼電保護可靠性原理分析

所謂的可靠性，就是指元件系統能過在一定的環境范圍、時間范圍內，無故障的完成規定功率。在實際運行中，主要通過以下3個指標，對智能變電站繼電保護可靠性進行衡量：第一，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；第二，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；第三，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。而通過對上述三個指標則可以清楚的對智能變電站繼電保護系統的可靠性進行正確的反映，從而采取有效的防護措施。

2 提高智能變電站繼電保護系統可靠性的具體對策

2.1 做好過程層中的繼電保護

在這個階段，應該實現迅速跳閘這一系統功能，且對變電站中的母線、變壓器、輸電線路等電器設備進行全方位的保護，從而將電力系統的實際運行風險降至最低，給予電力調度系統必要的保護。而在保護功能的把握上應該盡可能的簡化系統保護設備與系統保護裝置。通常而言，當主保護定值中存在較小的波動性時，電力系統在具體運行過程中發生相應變化之后，繼電保護不會發生改變，這正是繼電保護系統穩定性的重要體現。但由于在智能變電站中往往存在著大量的一次設備，所以在繼電保護上，其在開關的設計上也必須要與硬件進行區分，給予相對獨立的保護，從而實現對變電站母線、輸電線路的保護。就相同的輸電線路而言，針對獨立采樣，可以利用不同的開關電流給予實現，并在調整的過程中用主保護的通信口予以實現，進而對系統電流進行綜合把握。在實際繼電保護工作中，可以用一個多端的線路保護對智能變電站中的變壓器保護以及母線保護進行定義，在對站內保護裝置進行同步采樣，在采樣時，在變電站主站采樣的基礎上，實施調整，對采樣數據的適用性和可靠性上予以保證。

2.2 做好間隔層中的繼電保護

要想做好間隔層中的繼電保護，確保繼電保護系統的可靠性，就必須將雙重化裝置應用到變電站繼電保護系統之中，對后備保護進行集中配置。后備保護系統能夠為變電站提供后備設備的保護以及開關失靈保護，同時，還能夠對相鄰范圍內的相連線路以及對端母線進行保護，從而在后備電流基礎上，對電網運行的問題以及故障進行準確的診斷，對跳閘問題提出有效的解決對策。此外，還可以在全站的全部電壓中將等級集中配置，在技術上進行調整，在電網運行的具體情況功能予以適應。并且，可以在電網運行具體情況的基礎上，將幾套運行方案事先設定出來，進而有效的分析站內的電網系統，將最佳的運行方案選擇出來，對智能變電站的繼電保護功能予以實現。

2.3 增加系統的冗余性

通過分析，可以清楚的看到，進一步增加系統的冗余性，對確保繼電保護系統的安全、可靠運行有著至關重要的影響。所以，要想確保繼電保護系統的可靠性就必須進一步增加系統的冗余性，具體可從以下兩個方面入手：第一，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；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。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。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。

2.4 增強環形結構母線的可靠性

正是因為環形結構本身就是極具可靠性的結構，所以，將環形結構運用到母線保護裝置之中對確保繼電保護系統可靠性有著十分重要的作用。所以，在智能變電站繼電保護系統中應該做好環節結構的應用且進一步增強環形結構母線保護的可靠性。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 結語

綜上所述，該文筆者通過對智能變電站繼電保護系統可靠性的分析與探討，也是希望進一步闡述繼電保護工作的重要性，做好繼電保護系統運行對整個電網的重要意義。從而在今后的電力工作中，不斷的總結錯誤，積累經驗，將先進的科學技術運用到智能變電站繼電保護工作之中，從而進一步推動我國智能變電站繼電保護工作能夠向著更為科學、合理的方向不斷的前進。

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