智能變電站繼電保護系統可靠性初探

沈蛟驍，高璐，郭韜，喻新林

（國網江蘇省電力公司檢修分公司蘇州運維分部，江蘇蘇州，215000）

智能變電站繼電保護系統可靠性初探

沈蛟驍，高璐，郭韜，喻新林

（國網江蘇省電力公司檢修分公司蘇州運維分部，江蘇蘇州，215000）

本文從智能變電站及其繼電保護相關概念出發，對智能變電站繼電保護系統可靠性進行了分析。

智能變電站；繼電保護；繼電保護系統

0 引言

繼電保護系統作為智能變電站安全運行的重要保障，其自身運行的安全性、可靠性對變電站乃至整個電力系統存在重要的影響作用。因此，加強智能變電站繼電保護系統可靠性的研究具有重要現實意義。

1 智能變電站與繼電保護的相關概述

1.1 智能變電站

智能變電站（Smart Substation）是在國家大力發展能源戰略，基于基于信息技術、計算機技術、互聯網技術以及智能技術等科學技術在工業、機械制造業、電力行業廣泛應用的背景下得以形成的，用于電能分配、電能傳輸與管控的電網組成結構。相對于傳統常規變電站而言，智能變電站在設備組合應用的基礎上發生了巨大的改變，它通過采用電子通信技術、互聯網技術，實現了變電站系統的二次網絡連接，并在信息采集與管理上得到強化，從而形成數字化、自動化以及智能化電網電能管控與監測[1]。同時，先進電子互感器的應用，推動了變電站繼電保護檢修作業智能化、集成化發展。

1.2 智能變電站的繼電保護

繼電保護是智能變電站安全運行過程中不可或缺的存在，基于智能變電站通信網絡化、信息傳輸數字化、管理自動化、監測智能化等特帶，其繼電保護系統相對傳統常規變電站繼電保護系統而言，其體系組成結構存在明顯的差異性。智能變電站繼電保護系統主要以智能終端（IT）、交換機（SW）、斷路器（BR）、合并單元（MU）、保護單元（PR）、電子互感器（MI）、網絡接口（NI）、同步時鐘源（TS）等元件構成，通過分層配置各繼電保護裝置，實現對智能變電站中各電氣設備與電路線路的保護[2]。通過電子式互感器數據采集與分析，使用光纖通道傳輸數據，對系統運行情況進行智能監控，一旦發現故障則啟動啟動保護裝置預設程序，實現故障排查與保護。

2 智能變電站繼電保護系統可靠性分析

在當今高度重視變電站安全運行的背景下，認知并提升智能變電站主系統可靠性至關重要。就智能變電站繼電保護系統而言，其可靠性主要是針對繼電保護系統在特定環境與條件下，其系統元件運行指標與系統功能表現的反應。因此，在智能變電站繼電保護系統可靠性研究中，需從系統結構與系統功能雙重角度出發進行分析。

2.1 繼電保護系統結構分析

以220kV電壓條件下的智能變電站為例，通常情況下其繼電保護系統的連接結構主要由以下幾種表現形式：其一，借助光纖對跳閘機構采用進行直接連接的方式，即“直采直跳”；其二，GOOSE（面向通用對象的變電站事件）直接跳閘與SV（采樣值）進行獨立組網采樣，即“網采直跳”；其三，借助GOOSE進行跳閘，直接進行采樣，即“直采網跳”；其四，借助SV與GOOSE實現的“網采網跳”，在此結構下GOOSE報文信息與SV報文信息得到有效聯通[3]。與此同時，就繼電保護系統的組成元件而言，繼電保護系統基于過程層實現信息的采集，并基于合并單元、保護單元、智能終端實現斷路器的管控，同時依據交換機實現各設備間的數據信息共享，在同步時鐘源作用下保證發生事件時間順序的準確。

2.2 繼電保護系統功能表現分析

在變電站運行過程中，基于變壓器實現電壓調節與控制，是保證電力系統運行穩定與安全的重要手段。因此，對變壓器系統的保護是智能變電站繼電保護系統的重要內容之一，也是繼電保護系統對變電站實施保護功能的重要表現。對此，采用分布式設置法，對變電站變壓器差動功能進行繼電保護，并采用集中設置法實現繼電保護裝置的配置，可實現繼電保護系統可靠性的提升。

與此同時，實踐調查分析發現在智能變電站運行過程中，當電流超過額定值時，將促使智能變電站發生外部故障，并出現跳閘問題。對此，智能變電站繼電保護系統，采用電壓限定延時手段，對負荷電流進行計算，并根據實際情況系統中的智能終端發射報警信號，啟動保護命令實現繼電保護，提升變電站繼電保護系統可靠性。

此外，在變電站運行過程中，系統線路故障是影響變電站安全與穩定的重要因素之一，也是繼電保護系統進行變電站繼電保護的需解決的重要問題。在智能變電站中，以集中式配置法進行科學、合理裝置，實施縱聯差動保護，從而充分發揮智能變電站繼電保護功能。在此過程中，對變電站各級電壓間隔單元實施保護與管控，用以實現對變電站所在電力系統運行情況的動態監測，進而實現智能變電站繼電保護系統可靠性的提高。

3 結論

智能變電站是電力網絡架構中的重要組成部分，其運行安全與穩定直接影響著各電壓等級用戶用電的安全與穩定。而繼電保護系統作為保證智能變電站安全運行的關鍵因素，加強其可靠性是相關運維單位和電力企業關注的重點。本文旨在通過對智能變電站繼電保護系統可靠性的分析，為繼電保護系統可靠性的提升與優化提供有益參考，從而推動智能變電站的全面建設，保障電網運行的穩定、安全與可靠。

[1]蘇迪華.智能變電站繼電保護系統可靠性要點探析[J].通訊世界,2017,(18):204-205.

[2]王冠軍.關于智能變電站繼電保護系統可靠性分析[J].山東工業技術,2016,(12):159.

[3]王同文,謝民,孫月琴,沈鵬.智能變電站繼電保護系統可靠性分析[J].電力系統保護與控制,2015,43(06):58-66.

The reliability of the system of intelligent substation relay protection

Shen Jiaoxiao,Gao Lu,Guo Tao,Yu Xinlin
(State Grid Jiangsu Electric Power Company Maintenance Branch Company Suzhou Division ,Suzhou Jiangsu,215000)

This paper focuses on the smart substation and its relay protection overview, and analyzes the reliability of the relay protection system of smart substation.

smart substation; relay protection; relay protection system