智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

馬驍旭++王壽星++張洪帥++李季

摘 要：變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)是保證電網(wǎng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，對(duì)電網(wǎng)的發(fā)展具有很大作用。在科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)下，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用到電網(wǎng)運(yùn)行中，成為智能電網(wǎng)的主要支撐結(jié)構(gòu)。該文主要對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行分析，希望可以提高智能變電站安全，給用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)。

關(guān)鍵詞：智能變電站 繼電保護(hù) 可靠性

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）10（c）-0005-02

近幾年，智能化變電站建設(shè)速度越來(lái)越快，繼電保護(hù)是智能變電站的第一道防線，其可靠性受到了眾多人員的關(guān)注。所以進(jìn)行繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究非常重要，必須及時(shí)對(duì)其進(jìn)行分析。

1 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)

經(jīng)過(guò)分析可知智能變電站繼電保護(hù)主要由兩部分組成，一部分是層次化保護(hù)系統(tǒng)，另一部分是一體化監(jiān)控系統(tǒng)。第一，層次化保護(hù)系統(tǒng)主要有站域級(jí)的保護(hù)與控制、地級(jí)的繼電保護(hù)裝置和廣域級(jí)的保護(hù)與控制。其中，低級(jí)繼電保護(hù)主要由智能終端、就地化線路、集成性智能終端等組成。就地化保護(hù)可直接與電氣連接，其可靠性較高；地域級(jí)主要由戰(zhàn)域級(jí)保護(hù)管控和戰(zhàn)域保護(hù)組成，戰(zhàn)域級(jí)管控內(nèi)部保障智能診斷、保信子站、二次狀態(tài)監(jiān)測(cè)、可視化分析等操作。保護(hù)管控不僅僅是一個(gè)子系統(tǒng)，而且內(nèi)部包含著較多的物理設(shè)備，可以通過(guò)物理設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)而提高其可靠性。第二，一體化監(jiān)控系統(tǒng)可以直接利用管理機(jī)得到保護(hù)數(shù)據(jù)。保護(hù)與監(jiān)控MMS均獨(dú)立，界面管理較清，既可以分開(kāi)管理，也可以獨(dú)立管理，可以將其表示為圖1所示。

2 智能變電站繼電保護(hù)可靠性原理

可靠性表示元件系統(tǒng)在一定環(huán)境、時(shí)間內(nèi)完成的規(guī)定功率。在實(shí)際運(yùn)行中，可以利用下列指標(biāo)衡量智能變電站機(jī)電保護(hù)可靠度。第一，可靠度。可靠度表示元件與系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，可以在有限時(shí)間完成的功率概率，目前已經(jīng)成為考核系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。第二，平均失效時(shí)間。平均失效時(shí)間表示，在系統(tǒng)規(guī)定條件下，安定運(yùn)行到下一次故障的平均時(shí)間。第三，可用性。可用性表示系統(tǒng)或其他設(shè)備，可以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成所制定功能的操作，簡(jiǎn)而言之，可用性主要表示系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)所耗費(fèi)的時(shí)間，表示系統(tǒng)具有的較高可靠性。通過(guò)以上3項(xiàng)指標(biāo)，可以掌握繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性，進(jìn)而有針對(duì)性地制定出防范措施。

3 提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的措施

3.1 加強(qiáng)過(guò)程操作中的繼電保護(hù)

過(guò)程操作中的繼電保護(hù)主要表示快速跳閘功能的實(shí)現(xiàn)，可以及時(shí)完善變電站母線、輸電線路以及變壓器等的保護(hù)，降低了運(yùn)行中所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)了電力調(diào)度系統(tǒng)保護(hù)。同時(shí)還要簡(jiǎn)化系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備與系統(tǒng)保護(hù)裝置。簡(jiǎn)而言之，當(dāng)主保護(hù)定值波動(dòng)較小時(shí)，即使電力系統(tǒng)再發(fā)生變化，繼電保護(hù)也不會(huì)變化，體現(xiàn)了繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是很多智能變電站中的一次設(shè)備較多，所以進(jìn)行繼電設(shè)計(jì)時(shí)，必須將軟硬件分開(kāi)設(shè)置，并加強(qiáng)獨(dú)立保護(hù)。從相同的輸電線路來(lái)看，進(jìn)行獨(dú)立采樣時(shí)，可以利用不同開(kāi)關(guān)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)，及時(shí)掌握系統(tǒng)電流綜合運(yùn)行情況。在繼電保護(hù)實(shí)際工作中，利用多端線路掌握智能變電站及對(duì)母線保護(hù)，并將站內(nèi)保護(hù)裝置設(shè)置為同步采樣，結(jié)合變電站要求進(jìn)行調(diào)整，保證采集數(shù)據(jù)的可靠性。

3.2 增加系統(tǒng)冗余性

為了保證智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全，必須提高系統(tǒng)冗余性。實(shí)際操作時(shí)，可以從以下兩方面做起：第一，以太網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)幫助并支持變電站自動(dòng)化想，可以利用多種模式實(shí)現(xiàn)共同目標(biāo)。第二，從網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架需求分析。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架一般由3個(gè)網(wǎng)絡(luò)組成，主要目的是提高變電站繼電系統(tǒng)保護(hù)可靠性。（1）總線結(jié)構(gòu)。總線結(jié)構(gòu)可利用交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳送，減少了接線，但是由于冗余度較差，在實(shí)際使用中，必須經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間操作才能實(shí)現(xiàn)目的。（2）環(huán)形結(jié)構(gòu)。環(huán)形結(jié)構(gòu)與總線結(jié)構(gòu)較類似，環(huán)路上任意一處均可提供不同冗余，將其與以太網(wǎng)聯(lián)合起來(lái)，可以形成管理交換機(jī)，具備了生成樹(shù)協(xié)議，此種操作還可以給機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行提供物物理中斷冗余，可以將網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)控制在一定操作范圍內(nèi)，收斂時(shí)間較長(zhǎng)，一般難以完成相關(guān)任務(wù)，影響了系統(tǒng)重構(gòu)。（3）星型結(jié)構(gòu)。星型結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)就是等待時(shí)間較短暫，可以應(yīng)用于導(dǎo)頻高要求的場(chǎng)合，沒(méi)有冗余，但是將其應(yīng)用到交換機(jī)運(yùn)行中會(huì)影響信息傳送，可靠性較低。所以給變電站選擇繼電保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架時(shí)，必須結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析，在詳細(xì)了解各自情況后，選擇合適的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提高繼電系統(tǒng)可靠性。

3.3 做好間隔層繼電保護(hù)

為了提高間隔層繼電保護(hù)質(zhì)量，提繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，就必須將雙重化系統(tǒng)靈活應(yīng)用到變電站繼電保護(hù)中，實(shí)現(xiàn)后備裝置的集中配置。后備保護(hù)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是保護(hù)開(kāi)關(guān)失靈并保護(hù)后備設(shè)備，而且還可以加強(qiáng)相鄰連接線路及對(duì)端母線的保護(hù)，然后可以用后備電流技術(shù)精確地診斷電網(wǎng)運(yùn)行問(wèn)題和故障，及時(shí)解決跳閘問(wèn)題，并針對(duì)性地提出解決措施。除此之外，還可以實(shí)現(xiàn)全站全部電壓的等級(jí)集中配置，可以進(jìn)行技術(shù)調(diào)整，安全滿足電網(wǎng)運(yùn)行功能的要求。

3.4 完善環(huán)形結(jié)構(gòu)在目前保護(hù)裝置中的融入

環(huán)形結(jié)構(gòu)的可靠性較高，將其融入到母線保護(hù)裝置中，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用意義。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，環(huán)形母線的可靠性較低，其應(yīng)用到母線保護(hù)中，不僅提高了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，也提升了內(nèi)部相關(guān)指標(biāo)的性能，而且母線環(huán)形結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)電氣元件造成較大損害，所以環(huán)形結(jié)構(gòu)在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中的融入，已經(jīng)成為提高繼電保護(hù)可靠性的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

該文主要對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析，為了保證電網(wǎng)整體系統(tǒng)的安全運(yùn)行，必須認(rèn)真總結(jié)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的問(wèn)題，同時(shí)，結(jié)合時(shí)代發(fā)展需求，將先進(jìn)技術(shù)成功應(yīng)用到智能變電繼電保護(hù)中，推動(dòng)我國(guó)智能變電站繼電保護(hù)向科學(xué)、合理的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 于靜.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究[J].電力安全技術(shù)，2016（4）：38-41.

[2] 喻啟俊.解析智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性[J].通訊世界，2016（18）：175-176.

[3] 浮明軍，劉昊昱，董磊超.智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究和應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015（1）：40-44.