智能變電站繼電保護系統可靠性分析

胡世金 杜強 徐永強

摘要：智能變電站的建設是構建智能電網的基礎，智能變電站是在結合電子網絡通信技術的以太網數字化變電站的基礎上加強自動化、智能化管控的變電站。在智能電網全面建設的過程中，智能變電站繼電保護系統的可靠性研究顯得尤為重要。而提高智能變電站繼電保護可靠性的方法有許多，因此，應該結合變電站的實際情況及需要，采取合適的方法來確保智能電網的安全、穩定、高效運行。鑒于此，本文主要分析智能變電站繼電保護系統可靠性。

關鍵詞：智能變電站；繼電保護；可靠性

1、智能變電站及其繼電保護

1.1智能變電站

智能變電站是在運用電子通信網絡技術的二次系統的基礎上集成信息測量、采集及控制的應用模式，以實現電網實時數字化、智能化和自動化控管。智能變電站的主要特征在于數字化的數據采集模式、網絡化的信息交互模式、集成化的信息應用和狀態化的設備檢修。

與傳統變電站的常規互感器相比，智能變電站使用了新的電子式互感器，利用高速以太網對電壓、電流的模擬數字信號進行采集和傳輸，使用智能斷路器等設備實現變電站的自動化。

1.2智能變電站繼電保護

基于IEC61850協議的智能變電站繼電保護與傳統的站控層和間隔層結合的體系結構不同，主要分為過程層和間隔層。智能變電站繼電保護系統的主要元件為交換機、合并單元、網絡接口、智能終端、電子互感器、同步時鐘源等。智能變電站可將采集的信息匯總并傳遞至繼電保護裝置。繼電保護系統接收命令后進行斷路器的跳合闡，并反饋信息。

2、智能變電站繼電保護系統可靠性分析方法

要對智能變電站繼電保護系統的可靠性進行分析，需要先建立系統的可靠性模型。可靠性模型的建模方法較多：蒙特卡羅模擬法的思想是利用計算機隨機選擇元件，并對其失效事件進行抽樣檢測來構成系統失效概率，再通過統計來計算系統可靠性的，此方法不太適合元件結構復雜且眾多的智能變電站；使用馬爾柯夫模型時，如果系統包含過多的復雜結構，會導致模型變得復雜而龐大，難以求解；故障樹法對分析人員的要求較高，并且不能對不同人員的分析結果進行橫向對比，因此難以得到統一的意見；可靠性框圖法是對復雜系統的可靠性進行建模和分析的一種強有力的工具，其結構簡單，能夠清晰地列出系統各元件之間的邏輯關系，計算較為簡單。

所以，針對某電網智能變電站中采用的過程層SV與GOOSE報文分網傳輸結構，運用了可靠性框圖法，建立其保護系統的可靠性評價模型。

3、智能變電站繼電保護系統可靠性措施

3.1變壓器繼電保護配置方面的措施

在電力系統中，配電線路的電壓是額定的，即便是電壓過高和電壓過低，均會給配電系統的運行帶來影響。而智能變電站調控電壓的狀柱主要是變壓器，所以是促進配電保護的主要裝置。因而在通過變壓器開展配電保護時，應采取分步的方式進行配置，從而確保變壓器能有效的實現差動繼電保護，而在變壓器后備保護過程中，主要是采取集中的方式進行配置，同時還能利用獨立安裝技術對非電量實施繼電保護，也就是在電纜與斷路器接通之后達到繼電保護的目的，從而促進其可靠性的提升。

3.2利用電壓限定延時對電流量進行測量

當智能變電站的電力系統處于高效的運行狀態時，在電流因素的影響下，經常會發生外部短路故障，進而導致過負荷電流的問題出現，從而形成過負荷電流，即便是電流量處于正常情況，其電流量也不會存在較大的差異，這就會在變電站的系統發生外部故障而出現跳閘的情況，最終影響繼電保護的可靠性。為了確保其可靠性得到有效的提升，對變電站所有線路中的電流量，采取電壓限定延時的方式進行，這樣即便是在出現過負荷電流的情況下，能及時的發出警報，下達執行保護的命令，最大化的確保繼電保護的可靠性得到提升。

3.3切實加強線路保護工作的開展

在智能變電站的系統中，為了更好地促進繼電保護的可靠性，在做好上述工作的基礎上，還應切實強化線路的保護。在線路保護過程中，應采取縱聯差動的方式有效保護。常見的線路保護方式主要有集中式及后備式，通過強化對其的保護，不僅能對系統中的電氣元件進行保護，還能對其整個線路的運行進行測量和監視，掌握其實際運行情況，從而更好地為整個系統的配電線路安全穩定的運行奠定堅實的基礎，而繼電保護又主要是確保線路安全高效的運行，從而更好地促進繼電保護的可靠性提升。所以在智能變電站繼電保護過程中，應確保光纜的穩定性較強，盡可能地將電子裝置被干擾的可能性降到最低。

3.4站控層和間隔層繼電保護中的可靠性措施

在智能變電站中的繼電保護過程中，主要是強化雙重化配置的應用，且后備保護進行集中配置，利用后備保護系統保護后備設備和預防開關失靈，但是應保證相鄰范圍之內對端母線及線路得到有效的保護，從而利用后備設備電流對電網運行存在的故障和問題進行判斷，同時制定有效的跳閘策略。而在此基礎上，就應在技術上進行調整，同時結合電網運行的情況對系統進行針對性的分析，從而更好地對運行方案進行確定，促進智能變電站繼電保護成效的提升。

總之，繼電保護是保障智能變電站得以高效運行的關鍵。在智能變電站繼電保護系統中，傳統變電站原有的設備連接電纜由光纖取代，分成變電站層和過程層。智能變電站繼電保護系統的結構及元件組成影響著智能化電網的安全、穩定運行，因此對智能變電站繼電保護系統進行準確的可靠性評估關系著智能電網的全面建設。本文主要對對智能變電站繼電保護的可靠性評估及優化進行研究。