智能變電站繼電保護系統(tǒng)及可靠性研究

王勝男

摘 要：基于智能化電網(wǎng)概念的不斷發(fā)展與應用范圍的普及，智能變電站也開始成為人們關(guān)注的焦點，其繼電保護系統(tǒng)及可靠性成為學者研究的重點內(nèi)容。該文簡要分析了智能變電站繼電保護系統(tǒng)的構(gòu)成，同時簡要分析了智能變電站繼電保護系統(tǒng)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(tǒng)本身的可靠性，以期確保智能變電站能夠正常、穩(wěn)定的運行。

關(guān)鍵詞：智能變電站 繼電保護系統(tǒng) 可靠性

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（a）-0047-02

如今，智能電網(wǎng)這一概念開始得到廣泛應用，智能變電站也隨之出現(xiàn)。智能變電站是智能電網(wǎng)中的核心設備，聚集了智能電網(wǎng)當中的“電力流、信息流以及業(yè)務流”。智能變電站利用網(wǎng)絡對外傳送信息，可自行完成信號收集、即時監(jiān)控以及動作保護等多項工作，利用光線替換電纜實現(xiàn)一次設備與二次設備的連接，并將輸送的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，對電網(wǎng)的實際運行具有積極意義，成為我國變電站未來發(fā)展的主要趨勢。

1 智能變電站繼電保護系統(tǒng)構(gòu)成

以IEC61850協(xié)議為基礎的智能變電站采用“站控層+間隔層+過程層”這一結(jié)構(gòu)模式，而傳統(tǒng)變電站則使用“站控層+間隔層”的自動化結(jié)構(gòu)體系。傳統(tǒng)變電站與間隔層完成了過程層的工作，但伴隨著智能化時代的來臨，大部分間隔層負責的工作卻被開始向過程層轉(zhuǎn)移。結(jié)構(gòu)的變更，使得以IEC61850協(xié)議為基礎的智能變電站繼電保護系統(tǒng)基本功能均匯集于過程層、間隔層以及兩者中間過程層網(wǎng)絡當中。智能變電站繼電保護系統(tǒng)主要由如下設備構(gòu)成：電子式互感設備、合并單元、交換機以及網(wǎng)絡接口等設備及元件。

智能變電站繼電保護系統(tǒng)主要利用電子式互感設備收集所需的數(shù)據(jù)，之后利用合并單元合并所收集的數(shù)據(jù)，同時添加同步時鐘傳輸?shù)膶r信號，將所得內(nèi)容進行加密，并按照指定的密文方式通過網(wǎng)絡傳送至保護段。于保護可控制一側(cè)，智能終端屬于以此設備，負責確認測控設備及保護設備是否發(fā)出跳閘與合閘的命令，并將所接收的命令交由系統(tǒng)進行判斷。系統(tǒng)確認之后下達控制指令，對斷路器進行控制，收集斷路器有關(guān)動作信號并將其傳送至保護裝置當中。

2 智能變電站繼電保護系統(tǒng)操作方式

關(guān)于測定智能變電站繼電保護系統(tǒng)是否處于正常運行的狀態(tài)，檢修人員往往將檢測的重點置于智能終端以及網(wǎng)絡交換設備等通訊設備當前的運行狀態(tài)檢測之上，同時通過網(wǎng)絡平臺記錄當前該系統(tǒng)的檢測結(jié)果，確保結(jié)果記錄的有效性。借此完成室外智能控制柜密封效果是否達標的檢測工作，保證智能控制柜的密封效果。針對智能變電站繼電保護監(jiān)測與控制系統(tǒng)內(nèi)容，檢測人員必須對該系統(tǒng)所用的保護型軟壓板進行細致的檢測，保證該軟壓板確實能夠發(fā)揮其應有的作用。如此一來，智能變電站當中的電子設備處于運行狀態(tài)，壓板的投退行為方能依照對應的程序?qū)崿F(xiàn)合理的操作方式。工作人員在操作系統(tǒng)之前以及操作完成之后，應對系統(tǒng)的監(jiān)控畫面、軟壓板進行檢測，確認上述設備能夠正常使用，保證繼電保護系統(tǒng)能夠正常運行。此外，工作人員還需在智能變電站繼電保護系統(tǒng)操作時，保證母線刀閘應用的規(guī)范性，同時在投退過程中，保證母線刀閘確實放置于合理的位置之上及其當前并未存在電流。

3 提高智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的方案

3.1 保證繼電保護工作的完成

提高智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的主要方式之一便是在該環(huán)節(jié)中以最短時間完成跳閘系統(tǒng)性工作，同時強化智能變電站內(nèi)部部分電器設備的保護工作，如變壓設備以及輸電線路等，以此應對智能電網(wǎng)于實際運行過程中需要面臨的風險，盡可能減少智能電網(wǎng)受到的損失，使得電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的運行更為安全、穩(wěn)定以及可靠。但工作人員在實際工作中應注意如下內(nèi)容：工作人員需對該系統(tǒng)的基礎功能形成控制，且適當對該系統(tǒng)部分構(gòu)件、設備以及裝置進行精簡，如用以保護的裝置以及設備等。通常情況下，主保護定值的波動性相對較小，智能變電站處于實際工作中，其不可能出現(xiàn)較大的變化。故而，變電站可以更為安全、穩(wěn)定的工作。但智能變電站中所用的大部分設備均為一次設備。因此，在對其實施繼電保護時，設計人員應確保開關(guān)同硬件之間彼此獨立，并采取一定措施保護其獨立性，借此確保母線以及輸電線路可以正常運行。

3.2 保證間隔層中的繼電保護工作

針對繼電保護系統(tǒng)，建議設計人員在設計系統(tǒng)時采用雙重化配置方式設計，而針對后備保護系統(tǒng)，則采用集中配置方式進行設計。后備保護系統(tǒng)的主要工作是確保后備設備能夠正常運行，同時對處于開關(guān)失靈狀態(tài)下的設備予以保護。不僅如此，還需保證臨近區(qū)域內(nèi)同該系統(tǒng)相連接的線路、對端母線可以正常運行，并形成合理、科學的跳閘方式。除此之外，設計人員還需注意智能變電站所有電壓等級的集中配置方面內(nèi)容，通過集中配置這一方式對變電站進行保護。設計人員通過對技術(shù)的調(diào)節(jié)，能夠符合智能電網(wǎng)工作的實際需求，同時基于智能電網(wǎng)實際的工作狀態(tài)，設計不同類型的電網(wǎng)運行方案，對智能電網(wǎng)進行更為深入的研究以及分析，從而對智能電網(wǎng)形成有效的保護。

3.3 強化系統(tǒng)的冗余性

強化繼電保護系統(tǒng)的冗余性也是提高繼電保護系統(tǒng)可靠性的主要手段之一。設計人員可選用如下方式實現(xiàn)系統(tǒng)冗余性的提高：其一，設計人員在設計系統(tǒng)過程中，可應用以太網(wǎng)交換設備內(nèi)包含的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)，以該技術(shù)為參考與輔助技術(shù)，研發(fā)不同類型的模式，從而實現(xiàn)各類型目標。其二，通過網(wǎng)路構(gòu)架的需要強化系統(tǒng)冗余性。構(gòu)成網(wǎng)絡構(gòu)架需要由三個基礎網(wǎng)絡構(gòu)成，其根本目的在于保證繼電保護系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。具體內(nèi)容如下：第一，針對總線結(jié)構(gòu)而言，設計人員可應用交換設備完成信息數(shù)據(jù)傳輸工作，使得接線數(shù)量明顯降低。但如此一來，系統(tǒng)的冗余度便有所降低。設計應用過程中，只能延緩時間以提高其敏感程度，達到預期要求。第二，針對環(huán)境結(jié)構(gòu)而言，環(huán)路當中任何一點均可以提供一定冗余，但提供的程度之間存在一定差距。設計人員將其同以太網(wǎng)交換設備相結(jié)合，便可研發(fā)出管理交換設備，換言之便是生成樹協(xié)議。該結(jié)構(gòu)可以為機電系統(tǒng)的實際工作供應支持系統(tǒng)物理中斷的冗余量，同時對網(wǎng)絡重構(gòu)形成一定控制，令其處于一定時間范圍當中。但是，環(huán)形結(jié)構(gòu)在實際運行時容易出現(xiàn)漏洞，即時間收斂問題。其需要在收斂緩解消耗較多時間，難以在短時間內(nèi)完成工作，對系統(tǒng)重構(gòu)產(chǎn)生一定負面影響。第三，星型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)無需長時間等待，不存在冗余度。所以，若主交換設備在工作時發(fā)生故障，則信息數(shù)據(jù)的傳輸必然受到影響。由此可見，該結(jié)構(gòu)可靠性有待提高，不適合大范圍使用。由此可見，繼電保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)架的設計與選用，必須結(jié)合實際情況，選用更為合理的架構(gòu)，以此提高系統(tǒng)的可靠性。

4 結(jié)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(tǒng)的穩(wěn)定性成為民眾關(guān)注的重點。智能變電站繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行同智能電網(wǎng)的運行息息相關(guān)。故而，電力企業(yè)應不斷提高繼電保護系統(tǒng)的可靠性，進而保證智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1] 凌光，儲祥國，張秀鋒，等.基于系統(tǒng)測試觀點的智能變電站與傳統(tǒng)變電站繼電保護比較研究[J].浙江電力，2016（7）：32-36，44.

[2] 篤峻，葉翔，葛立青，等.智能變電站繼電保護在線運維系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究及實現(xiàn)[J].電力自動化設備，2016（7）：163-168，175.

[3] 浮明軍，劉昊昱，董磊超.智能變電站繼電保護裝置自動測試系統(tǒng)研究和應用[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2015（1）：40-44.