數字化變電站二次保護系統可靠性研究

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引言

在當前信息化社會的背景下，我國電力產業在不斷的進行改革各創新，變電站系統也逐漸變得更加智能化，隨著相關科技的不斷發展，變電站智能化的發展速度也原來越快，同時對變電站的數字化要求也逐漸提高。隨著電網負荷的不斷增加，電力系統的配電以及電網的維護和運維等方面都面臨著一些問題，加強電力系統可靠性的研究，對保障變電站安全可靠輸送電力以及促進國民經濟發展具有重要的意義。數字化變電站作為電力系統的基礎性設施，是保障電力系統安全可靠性的基本要求，對影響數字化變電站二次保護系統可靠性的因素進行分析和研究，能夠使得二次保護系統在充分發揮作用的同時，也能夠很好的保證電力系統運行的安全可靠性。

一、數字化變電站體系結構以及電力系統相關概念

(一)數字化變電站體系結構

與傳統變電站二次保護系統相比，數字化變電站的二次保護系統是一種自動化的系統，該系統主要是由站控層、間隔層以及過程層等三個層面組成，其中比較不同的一點是，數字化變電站的二次保護系統中的過程層的設備構成與傳統變電站不同。數字化變電站二次保護系統的結構如圖1所示。

圖1 數字化變電站二次保護系統的結構圖

雖然數字化變電站二次保護系統的功能及外部特征與傳統變電站相似，但二者實現的途徑卻存在著較大的不同。數字化變電站中電氣量的相關信息的輸出，主要是電流電壓信號轉換成數字信號實現的，其IED是依據電力系統的相關信息來進行統一建模的，減少了在信息交流上的障礙，使得IED系統之間能夠更加可靠、便捷地通過網絡通信形式進行信息交流，數字化變電站在運行操作的過程中，其網絡通信是以信息報文的方式實現的。

(二)電力系統的相關概念

在電力系統中，數字化變電站二次保護系統是其中重要的組成部分。而電力系統的構成中包括了復雜多樣的電氣電路和各種類型的設備端口，在電力系統運行的過程中，其就容易受到多方面因素的影響，系統的正常運行面臨著較大的挑戰。而數字化變電站的二次保護系統則是保證電力系統能夠可靠運行的首要防線，通過對數字化變電站的二次保護系統的可靠性進行深入的研究，對保障整個電力系統的安全正常運行具有重要的意義。

二、關于數字化變電站二次保護系統的可靠性研究

(一)數字化變電站的相關特點

數字化變電站主要是由智能化一次設備和網絡化二次設備組成，在數字化變電站中，按照一系列的規范，可以共享或者互相操作智能電氣設備間的信息，從而實現了現代化的變電站。數字化變電站各層次內部之間的溝通是以高速網絡通信的方式來實現。在數字化變電站中，可以使用一系列的數字化測量對電氣量的指標進行設計，并有效隔離一、二次系統，變電站的相關功能以及網絡通信協議都得到了相應的優化，并且能夠實現數據及相關資源的共享。

(二)對變電站二次保護系統特點的分析

數字化變電站的二次保護系統與傳統相比進行了創新改革，實現了許多新的功能，結構組成也發生了很大的變化，并且能夠實現數據資源的共享等，其主要特點包括以下幾點。

(1)增加了較多的集控元件種類。在變電站不斷改革和創新的過程中，許多具有新功能的元件被應用在二次保護系統中，新功能元件的使用極大促進了二次系統的發展，使其操作起來更加簡單、快捷，同時也提高了繼電保護裝置的安全與可靠性。

(2)具有更加復雜的拓撲結構。二次保護系統的傳輸方式發生了較大的改變，從點對點的方式逐漸變為以太網傳輸模式。其單一的傳統的拓撲結構被交換機組成的網絡所取代，使得拓撲結構變得更加具有復雜性，而交換機的接線方式對繼電保護系統中信息通路的可靠性有著直接性的影響。

(3)信息傳輸變得網絡化。網絡報文系統的傳輸通信方式會受到多種因素的影響，而出現不可靠的特點，同時也對二次保護系統的可靠性造成了一定的威脅。在數字化變電站中采用了更加先進的技術，比如VLAN分區域隔離技術、優先級隊列技術等，從而能夠有效的保證系統中信息傳輸的可靠性。

(三)提高數字化變電站二次保護系統可靠性的策略

(1)要對硬件系統以及二次回路可靠性進行加強，在數字化變電站二次保護系統中，許多新硬件設備都得到了的普及和應用，從而需要更加可靠的系統，通過相關的研究來提高硬件系統和二次回路的可靠性，對保障整個變電站安全穩定運行具有重要意義。

(2)在數字化變電站二次保護系統中，其光纖通信和系統通信的實現主要是基于以太網技術，加強了對保護系統的軟件以及控制方法的相關要求，這就需要進一步提高軟件系統的可靠性，。

(3)在數字化變電站二次保護系統運行的過程中，要提高人機交互操作的可靠性，這對保障二次保護系統的正常運行具有重要的作用。在進行人機交互設備設計時，要對人的生理、心理等情況進行考慮，實時監護設備的各個參數，此外還要具有一定的備件，保證二次保護系統的有效運行。

三、總結

綜上所述，在我國電力產業不斷深化改革的過程中，變電站也朝著數字化、智能化深度發展，變電站二次保護系統也變得越來越復雜。通過對變電站二次保護系統的可靠性進行研究，對電力系統的正常配電以及安全穩定運行都具有重要的意義。