智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

李藝為

（中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司熱電廠，內(nèi)蒙古 阿拉善盟 750336）

當前，智能變電站保護調(diào)控實現(xiàn)了一體化功能，使得系統(tǒng)和系統(tǒng)間能夠互聯(lián)、互通，同時提高了變電站繼電保護系統(tǒng)的交互水平，保證電網(wǎng)能夠安全、保質(zhì)保量、穩(wěn)定運行，能夠更好地保護和控制變電站。但是，在我國變電站智能化水平不斷提高的情況下，依然存在一些問題。一方面，變電站工作人員的素質(zhì)沒有隨著變電站智能化的發(fā)展而提高，導(dǎo)致工作人員和工作崗位相脫離，不符合時代發(fā)展的步伐；另一方面，變電站的保護措施不夠完善，容易造成繼電保護系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而引發(fā)安全事故。基于此，需要提高智能變電站繼電保護系統(tǒng)的安全性和可靠性，準確分析和計算變電站可靠性數(shù)據(jù)，有效提高變電站的穩(wěn)定性，從而推進我國智能變電站繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。

一、智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析

（一）可靠性分析的計算方法

1.計算角度。計算智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的角度有兩個：一是可靠度。從可靠度角度進行分析，即是在一定設(shè)備運行環(huán)境中、在某一運行時間段內(nèi)，計算智能變電站繼電保護系統(tǒng)完成自身某項功能所達到的實際概率。在智能變電站正常情況下繼電保護系統(tǒng)的實際概率即為可靠度，以此衡量系統(tǒng)運行的可靠性。二是可用度。這一計算角度是當智能變電站繼電保護系統(tǒng)發(fā)生故障后，其維護系統(tǒng)所起到的實際修復(fù)作用的可用度。

2.計算方法。智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析與計算方法主要有蒙特卡洛模擬法、可靠性框圖法兩種。分析與計算的前提是獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，確保分析的可行性。智能變電站的終端與合并單元采用組網(wǎng)方式，采用GOOSE雙網(wǎng)跨接的方式實行保護、數(shù)據(jù)收集、指令傳輸?shù)裙ぷ鳌Ｍ瑫r，利用SV網(wǎng)可完成樣本數(shù)據(jù)的傳輸。獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)后通過數(shù)字化組網(wǎng)方式，利用太網(wǎng)傳輸各裝置的數(shù)據(jù)，利用GOOSE與SV兩種接口組合的方式，輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)并回收系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)，對繼電保護系統(tǒng)可靠性進行有效分析。而對于母線保護組網(wǎng)模式，則是將樣本數(shù)據(jù)傳到繼電保護系統(tǒng)的各智能終端上，再使其傳遞到母差保護裝置上，并利用GOOSE為其提供相應(yīng)的信號。

（二）可靠性計算

1.主變保護可靠性。主變保護、智能終端與合并單元采用組網(wǎng)方式，利用GOOSE網(wǎng)絡(luò)采集開關(guān)量信息、并傳輸跳閘命令。同時，利用SV 網(wǎng)絡(luò)傳遞樣本數(shù)據(jù)信息。對智能變電站的主變壓器進行保護，會采用測控一體保護裝置，提高整體可靠性，并為系統(tǒng)保護提供科學(xué)依據(jù)。在進行分析時多利用可靠性框圖進行分析。

2.線路保護與母聯(lián)保護可靠性。在該項分析環(huán)節(jié)中，要明確線路保護組網(wǎng)設(shè)計方案。智能變電站會采用數(shù)字化線路保護裝置，在此情況下獲取裝置的開關(guān)量與模擬量信息，是利用光線以太網(wǎng)通信獲取的。樣本采收的接口為SV接口，其跳閘與開關(guān)量的輸入共用一個GOOSE接口。這種數(shù)字化線路保護裝置可滿足兩端的需求，實現(xiàn)與傳統(tǒng)線路保護裝置的聯(lián)合運用，提高光纖的縱差保護功能。

3.母線保護可靠性。母線保護裝置模式下，每個智能終端都可提供開關(guān)閘的位置，同時可將開關(guān)的數(shù)量與相應(yīng)的樣本值通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳遞到相應(yīng)的保護裝置中。母線保護裝置受其組網(wǎng)模式的影響，獲取其網(wǎng)絡(luò)信息時要聯(lián)合保護與合并單元通過IEC61850-9-2協(xié)議。與主變保護相比，母線保護的可靠性更高。這是因為主變保護要連接35kV、110kV、220kV測的斷路器，由此增加了單元數(shù)目而降低了主變保護的可靠性。

二、提高智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性策略

智能變電站母線保護是斷電保護系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，母線裝置的可靠性會對智能變電站的正常運行帶來影響。為提高智能變電站保護系統(tǒng)的可靠性，需要使保護系統(tǒng)具備合理的冗余結(jié)構(gòu)。冗余裝置是提升繼電保護系統(tǒng)的關(guān)鍵措施，任何型式的變電站都離不開冗余設(shè)計。可以利用兩套繼電保護系統(tǒng)，并設(shè)計終端保護設(shè)置、數(shù)據(jù)交換機及合并單元，以提高系統(tǒng)的保護性能。

（一）變壓器繼電保護配置

電力系統(tǒng)供電電壓是設(shè)定好的，如果運行電壓值出現(xiàn)波動，會使配電系統(tǒng)正常運行受到影響。智能變電站控制運行電壓時，需要采用主變壓器來完成。變壓器是變電站重要的電力設(shè)施，電壓的控制采用分布配置的辦法來實現(xiàn)，從而起到對變壓器的保護，可以采用差動斷電保護的措施。保護變壓器時，可以采用集中配置的辦法，保證繼電保護安裝可以獨立完成，實現(xiàn)對非電量的繼電保護功能。斷路器和電纜連接完成后，可以把繼電保護的性能充分發(fā)揮，變壓器的可靠性得以顯著提升。

（二）可視化技術(shù)的運用

為提高智能變電站繼電保護可靠性，需要對故障實現(xiàn)有效處理。雖然信息技術(shù)得到了巨大進步，但是很多繼電保護裝置的運行故障監(jiān)測和處理還采用表格和數(shù)據(jù)方式。智能變電站引入可視化技術(shù)對繼電保護裝置進行監(jiān)控是十分必要的，可以實時對繼電保護裝置運行情況，實現(xiàn)故障預(yù)警和運行數(shù)據(jù)采集。智能變電站運行時可能由于數(shù)據(jù)信息傳輸問題而引發(fā)故障，所以需要對通信系統(tǒng)錯誤信息進行全面、系統(tǒng)地排查，以保護繼電保護裝置。繼電保護裝置動作時，生成的中間節(jié)點文件和故障波形相符。繼電保護裝置產(chǎn)生運行故障時，需要對中間節(jié)點文件形成的數(shù)據(jù)信息進行準確采集，以全面分析故障，從而確定故障原因。為工程技術(shù)人員提供準確的排查記錄信息，針對故障情況制定切實可行解決措施。

總之，想要保證智能變電站可以高效運行，繼電保護是必不可少的，在智能變電站繼電保護系統(tǒng)中傳統(tǒng)變電站的設(shè)備元件已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)需求，傳統(tǒng)設(shè)備也有光纖代替。在智能變電站中結(jié)構(gòu)和元件組成對于整個電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運行有很大影響，所以說實現(xiàn)智能變電站繼電保護是評估智能電網(wǎng)的關(guān)鍵性數(shù)據(jù)，同時也是實現(xiàn)智能電網(wǎng)全面建設(shè)的關(guān)鍵步驟。通過繼電保護的穩(wěn)定運行促進電網(wǎng)建設(shè)的穩(wěn)定發(fā)展。