智能變電站繼電保護系統可靠性研究

辛向君

摘要：基于智能化電網概念的不斷發展與應用范圍的普及，智能變電站也開始成為人們關注的焦點，其繼電保護系統及可靠 性成為學者研究的重點內容。該文簡要分析了智能變電站繼電保護系統的構成，同時簡要分析了智能變電站繼電保護系統具 體的操作方式，并從完善繼電保護工作、保證間隔層中的繼電保護工作等方面分析了如何提高智能變電站繼電保護系統本身 的可靠性，以期確保智能變電站能夠正常、穩定的運行。

關鍵詞：智能變電站；繼電保護系統；可靠性

中圖分類號：F239.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）06-0358-01

前言：如今，智能電網這一概念開始得到廣泛應用，智能 變電站也隨之出現。智能變電站是智能電網中的核心設備，聚 集了智能電網當中的“電力流、信息流以及業務流”。智能變 電站利用網絡對外傳送信息，可自行完成信號收集、即時監控 以及動作保護等多項工作，利用光線替換電纜實現一次設備與 二次設備的連接，并將輸送的模擬信號轉化為數字信號，對電 網的實際運行具有積極意義，成為我國變電站未來發展的主要 趨勢。

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 智能變電站繼電保護系統的可靠性分析

2.1 變壓器配置保護

一般來說，變電站在進行配電的過程中往往需要限定電壓

的額度，只有適合的電壓范圍才會促進電力系統的正常運轉， 如果說電壓出現過載或者不足的情況就會對電力系統的運轉造 成影響。而調節電壓的功能是由變壓器系統來提供的。因此， 變壓器系統可以說是整個變電站繼電保護系統中必須要重點保 護的。如果說變壓器系統能夠正常運行的化，也就意味著整個 繼電保護系統發揮了其應有的作用和功效。所以說智能變電站 繼電保護系統為了保證變壓器系統的安全性，在配電保護的構 成中采用的是分布式配置，這樣就能夠分散變壓器系統的壓力，

從而保護變壓器在電力調節的過程中不會承受過分的壓力而導 致電壓超載或不足。而在后置裝備的繼電保護過程中則是采用 的集中式配置手段，這樣就能夠以不同的手段來保證在配電過 程中繼電保護系統的可靠性不會因為外界因素的影響而降低。

2.2 過流電限定保護

所謂過流電實際上就是電流過載現象，這種現象的出現會 導致變電站出現外部電路短路，從而電流負荷壓力變大。盡管 負荷電流與正常電流在大小上沒有太大區別，但是負荷電流極 易導致變電站外部出現故障，甚至會導致變電站跳閘，這就會 使得變電站繼電保護系統的可靠性變低。因此在智能變電站繼 電保護系統中采用的是嚴電壓限定延時方式，這種方式能夠有 效的、精準的測量變電站各條變電線路終端電流量，這樣就能 夠確保當過載負荷電流出現能夠在第一時間進行處理。而且智 能變電站繼電保護系統之所以會被稱為是智能化的保護系統也 是因為在這個保護系統中已經設置了保護措施，就是一旦過載 負荷電流出現的時候，系統會自動的向智能終端進行報警，而 智能終端也會根據過載負荷電流的實際情況來下達保護命令， 這樣不僅能夠有效解決過載負荷電流可能對整個電力系統產生 的嚴重影響，而且也保證了繼電保護系統的可靠性不會降低， 甚至會大幅提升。

2.3 繼電保護系統的線路保護

對于變電站的繼電保護系統來說，線路的保護是保證保護

系統可靠性的一個非常重要的因素。在傳統變電站的繼電保護 系統中，對于線路的保護雖然有明顯效果，但是仍然存在一定 的安全隱患。而在智能化的變電站繼電保護系統中，對線路采 用的是縱聯差動保護方式，這種保護方式能夠有效的保證繼電 保護系統的可靠性。而且縱聯差動保護方式一般可分為集中式 和后備式，但是無論哪一種，通過合理的配置之后，都能夠有 效的將繼電保護功能發揮出來。其實之所以保護線路就能夠保 護繼電保護系統的可靠性主要原因在于線路本身控制各級電壓 之間的間隔單元，換句話來講線路是連接通道，而智能變電站 的繼電保護系統在對線路進行保護的同時也能夠對整個電力系 統的運作情況進行檢測，因此該部分的保護對于繼電保護系統 的可靠性有著決定性的作用。而縱聯差動保護方式也是能夠提 高繼電保護系統可靠性的有效方法。

結束語

電能是民眾日常生活、工作、學習必不可少的能源之一。

因此，繼電保護系統的穩定性成為民眾關注的重點。智能變電 站繼電保護系統的穩定運行同智能電網的運行息息相關。故而， 電力企業應不斷提高繼電保護系統的可靠性，進而保證智能電 網的穩定運行。所以說隨著現代社會的不斷發展，科學技術的 不斷改革與創新，我們有理由相信未來的電力行業將會再上一 個臺階。而隨著新技術、新設備的應用，通過科學有效的系統 配置，繼電保護系統的可靠性必然還會再一次得到升級。當然 這也需要我們對電力事業再度進行研究和探索，只有不斷的深 入電力研究，我國的電力行業才會逐漸走向智能化、數字化， 才能夠真正的實現長期可持續發展。

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