變電站繼電保護系統可靠性與穩定性分析

李海峰

貴州魯中礦業有限責任公司 貴州畢節 552102

我國作為一個工業大國，人們生活生產的各方面都離不開電力資源，由于經濟的發展，人們的需求也在不斷增加，所以變電站的改革就十分必要。變電站的智能化發展模式已經成為必然趨勢，這其中就包括繼電保護系統的智能化，繼電保護系統直接關系著整個變電站的穩定運行，因此分析研究變電站繼電保護系統的可靠性與穩定性就具有十分重要的意義[1]。

1 關于繼電保護

1.1 繼電保護的概念

繼電保護是通過檢測電力系統中發生的異常情況或是故障，從而發出報警信號，或是將故障進行切除或隔離。由于這一過程中會使用一些有觸點的繼電器對電力系統或相關元件（如發電機、變壓器及輸電線路等）進行保護，從而避免其被損壞，因此稱為繼電保護。繼電保護裝置一般是由測量元件、邏輯環節以及執行輸出等三個部分組成，且其在技術上應滿足選擇性、速動性、靈敏性及可靠性，從而更好的實現繼電保護功能。

1.2 繼電保護的基本原理

繼電保護裝置的功能一般要根據電力系統發生故障前后的電氣物理量的變化來通過相應的原理實現。在實際的電力系統運行過程中，電力系統發生故障后，其前后電氣物理量的變化有——電流增大、電壓降低、測量阻抗發生變化以及電流和電壓之間的相位角發生改變等。根據這些變化，繼電保護裝置會構成各種原理的繼電保護，如母線繼電保護、變壓器繼電保護、發電機繼電保護等[2]。

2 變電站繼電保護系統的可靠性與穩定性分析

2.1 合理設置設備接口連線

在進行設備接口連線的設置時，應確保同一段間隔的SV插件采樣和GOOSE設備之間的接口連線在不同的設備之間進行，并對相關插件的質量嚴格把關。此外，在智能變電站中，除了一些就地化配置的合并單元、智能終端與一次設備之間仍然使用電纜之外，其他的應使用光纖電纜代替，并做好電纜的維護工作，防止齊備污染和損壞。

2.2 智能終端隔離措施

智能變電站智能終端是保護測控等裝置對一次設備進行控制和狀態量采集的接口。某線路智能終端故障隔離時，應調整受影響的保護裝置的運行狀態（如將該套智能終端對應的線路保護、母差保護由跳閘改信號），退出本套智能終端的出口硬壓板，退出重合閘功能。此外，由于雙套冗余配置的兩套過程層網絡間沒有聯系，因此在一次設備帶電運行、一套智能終端退運的情況下，應斷開兩套智能終端間的重合閘啟動和閉鎖回路。

2.3 防誤操作庫

防誤操作庫是實現整個防誤操作信息化網絡化的重要操作，整個防誤操作中最為重要的一個部分就是防誤信息庫的構建，防誤信息庫可以通過對信息庫中數據的調用比對實現對操作人員的操作是否合理進行判定，一旦判定操作人員操作失誤便會促使其停止操作，進而促進整體的安全性。防誤操作信息庫一般可以分為兩大類：（1）錯誤操作信息庫。錯誤操作庫主要是對操作人員的一些錯誤的操作和指令進行匯總的一個信息庫，這個信息庫可以有效地實現對信息的調取與處理。同時在儲存了大量的錯誤信息之后，它還可以作為智能判誤云平臺的后臺信息庫，人們在進行錯誤操作判斷時，可以根據已知的信息對未知的操作是否合理進行判斷，進而有效地提升整個操作的有效性與安全性。同時該信息庫還可以分析二次設備狀態隨一次設備狀態變化的規律，進而提升變電操作的效力。（2）錯誤操作補救規則庫。一些設備中可能沒有搭載主動阻止錯誤的設備或是主動阻止錯誤進行的設備失靈，這時錯誤的操作便會發生針對這樣的情況，則需要進行相關的補救措施[3]。這個數據庫主要就是存儲了相關錯誤的類型與相關的解決方式。

2.4 提高系統冗余性

提高系統冗余性可以維護繼電保護系統的可靠性和安全性，具體的措施為：利用以太網交換機的數據鏈的路層技術對變電站實時監控；在三個基礎網絡的基礎上形成網絡架構的需求，其中，總線結構利用交換機進行數據信息的傳送，有減少接線的作用，但是冗余度比較差，所以在使用中，可以通過延長時間增加敏感度，提高冗余性；環形結構環路上的任何點都可以提供冗余，如果和以太網的交換機進行有機結合就可以形成樹協議，也可以提高繼電系統的冗余度，同時還可以在一定的時間范圍內實現對網絡重構的控制，但是環形結構使用時需要的收斂時間比較長，完成任務的速度比較慢，還會對系統重構產生影響；星型結構的等待時間比較短，所以適用于比較高的場合，不存在冗余度，其缺點是一旦主交換機的過程中有了故障，就會對信息傳送產生影響，可靠性相比下來就比較低，所以并不適合進一步推廣普及。想要提高變電站繼電保護系統的可靠性，就要提高系統冗余性，所以選擇繼電保護系統的網絡構架就要注意結合實際情況，并對比不同架構的優缺點，進而選擇出合適的架構[4]。此外，由于環形結構自身的可靠性比較強，所以可以把環形結構應用于母線的保護裝置中，以增強繼電保護系統的可靠性與穩定性。環形結構對母線的保護的可靠性高，可以滿足繼電保護系統對可靠性的要求，且對元件的損害比較小，所以更可以提高繼電保護系統的可靠性與穩定性。

3 結語

傳統的變電站繼電保護系統并不能滿足眼下發展對可靠性和穩定性的要求，所以要通過智能化技術來完善，通過分析變電站繼電保護系統的結構和原理，結合系統中出現的不同狀況，制定科學合理的配置方案，來提高變電站繼電保護系統的可靠性與穩定性。