智能變電站繼電保護系統可靠性分析

摘要：智能電網相對于傳統的電網來說，能夠進一步實現電能的傳輸、管控一體化、自動化，智能電網具有安全、環保、高效等優勢，為建設好智能電網，首先需要建設的就是智能變電站，智能變電站的建設是構建智能電網的基礎，是智能電網“電力流、信息流、業務流”的匯集點，與此同時，繼電保護系統又是使得智能電網高效運行的保障，也就意味著只有智能變電站繼電保護系統的可靠性得到了保障，智能電網的目標才能夠實現。

關鍵詞：變電站;繼電保護;特點;可靠性

一、智能變電站的概念和特點

1.1 智能變電站的概念

在智能變電站的建設過程中，現在采用的都是數字化處理，如信息的采集、處理、輸出等，數字化處理可以實現通信的網絡化，同時也可以使電力設備具有智能化性能，可以實現自動化運行，具有統一的通信模型。智能變電站與傳統意義上的變電站是有本質區別的，智能變電站的主要特點是智能化和網絡化，由于自動化程度高，所以降低了建設成本。智能變電站改善了變電站的互感器飽和，同時也改善了傳統變電站交直流串擾和電磁兼容問題，因為在智能變電站中引用了智能斷路器、光電互感器和光纜。

1.2 智能變電站繼電保護特點

建設智能電網，智能變電站的出現具有決定性的意義，引入智能變電站可以減少電力系統的運行成本。做為智能變電站中的關鍵環節，繼電保護非常重要，傳統的繼電保護模式無法滿足智能變電站的運行要求，必須要引入新的技術和工藝才能滿足智能變電站的需求。智能變電站需要特殊的繼電保護裝置，改進的繼電保護裝置拓展了數據的提供途徑，隨之的設備安裝和維護技術也有了一定的改進，操作繼電保護裝置的工程技術人員也要不斷提高相關的專業知識。智能變電站的繼電保護裝置具有更強的靈活性，要調試非常多的線路和設備，要掌握主要的調試操作要點，工程技術人員必須要熟練掌握繼電保護裝置的特點，要對其內部結構和原理進行了解，出現的狀況也要采用正確的調試方式，只有這樣才能保證繼電保護裝置的正常運行，繼電保護裝置運行正常了，智能變電站才能正常運行。

二、智能變電站繼電保護系統可靠性分析

2.1 變壓器配置保護

在電力系統配電過程中，變電站輸送功率的額度是限定的，只有將電壓保持在電壓范圍內，電力系統才能正常運轉，如果配電過程中變電站的有功出現不足或者過載的情況，將會在很大程度上影響到系統的穩定運行。所以，對整個變電站繼電保護系統而言，變壓器系統必須要重點保護。如果說變壓器系統不能正常工作，整個繼電保護系統也就發揮不了它應該有的功效及作用。因此，變壓器系統的安全性如果得到保障，那整個繼電保護系統的可靠性也就得到了保證。如果要增強繼電保護系統的可靠性，在變電站配電的過程中，配置變壓器的時候，可以采取分布式的方法進行，如此一來能夠使變壓器系統的壓力得以一定程度上的分散，避免在電力調節的過程中由于變壓器承受壓力過大而出現一些問題，比如容量不足、過載等情況。而在繼電保護系統的后期配置過程中，需要與集中式配置方法相結合來降低系統的復雜性，使變壓器的繼電保護功能得以實現，從而使變電站繼電保護系統的可靠性得以提升。

2.2 母線配置保護

通常來說，母線保護通常包括母線差動保護和開關失靈保護。當母線保護范圍內出現短路接地故障，母線上流進流出的電流不平衡時，母線保護把所在母線的元件都斷開，達到隔離故障的目的。智能變電站的母線保護配置一般如下，母線保護各個元件的電流取自各個間隔的合并單元，通過SV網交換機進行信息交互，母線電壓來自母線母線合并單元。各個間隔的起失靈回路通過GOOSE交換機進行信息交互。當母差保護或失靈保護動作時跳開所在母線的各個元件，跳閘信號通過GOOSE交換機將跳閘信息傳至各個間隔的智能終端進行跳閘。像此類保護多元件之間網采網跳方式保護配置，光交換機的運行狀態和壽命是繼電保護系統可靠性最大的影響因素之一。

2.3 繼電保護系統的線路保護

線路的保護對于繼電保護系統的可靠性而言十分重要。傳統變電站繼電保護系統中，雖然在線路保護方面效果比較明顯，但是安全隱患仍然存在。而智能變電站繼電保護系統中，通過采取縱聯差動的保護方式能夠在很大程度上使繼電保護系統的可靠性得以保證。并且無論是采用后備式還是集中式，如果配置合理，均能夠使繼電保護系統的功能得以發揮。在繼電保護系統中，線路本身能夠對通道進行連接，在智能變電站繼電保護系統中，在保護線路的同時也能夠檢測整個電力系統的運行情況，所以對線路的保護能夠在很大程度上提高繼電保護系統可靠性。而通過采取縱聯差動的保護方式也是對繼電保護系統可靠性進行提高的一個重要舉措。

三、提高智能變電站繼電保護系統可靠性措施

3.1過程層中的繼電保護

過程層的系統性作用主要方式是通過快速跳閘的方式，實現了對變壓器、線路以及母線等裝置的保護，調試系統更加安全，運行電網大大降低了風險。為了對系統盡可能地減少裝置保護，就要更加注意對過程層的保護，研究其功能。若電力系統的運行有了異常，而主要的保護系統卻沒有很大的變化，一般主保護的定值還是固定不變的，使電力系統運行更加穩定。由于多數設備屬于一次性的設備，當設計開關時，要注意與硬件區別開來，讓其單獨完成保護作用的發揮，在輸電線路以及母線保護上更加有效可靠。

3.2間隔層中的繼電保護

在智能變電站中，繼電保護可以利用雙重化配置的方式，對后備保護系統進行集中配置。變電站的開關以及后備若失靈，就可以啟用后備保護系統，保護了對端母線以及相連區域間的相鄰線路，進一步通過后備的設備電流，判斷出電網運行出現的故障，做出行之有效的跳閘決策。值得注意的是，為了使電網穩定運行，變電站中所有運行方式，要及時調整技術，配置上采用等級集中制。在分析變電站電網系統前，要設定運行方案，選出最合適的方案，智能變電站就實現了繼電保護。

3.3環形網絡結構法

環形網絡結構法就是間隔智能終端會提供信息，母差保護裝置就會接受到來自網絡傳遞的信息。如果使用采樣值組網，母差保護裝置同樣會接收到經過合并后的間隔數據。當母差保護動作將出口信息發送給各間隔智能終端后，由于網絡報文的流量的大小是不確定，就會限制住母差保護裝置容納量。由于過程層的交換機要承擔比較多的報文，但是每一臺的交換機接入的單元信息數量已經超出，這就使可靠性降低。為此，就要設置交換機的光纖口或裝置。值得注意的是，同時接入單口時要限制合并單元的數量，為了接受更多的間隔采樣可以用千兆的交換機或對多交換機進行分擔帶寬。

四、結語

隨著時代的發展和社會的進步，對電力資源的需求持續增加，與此同時，人們對供電的穩定性也提出了更高的要求，智能變電站應運而生，雖然與傳統變電站相比，智能變電站有很多優勢，但由于采用了大量的新設備和新技術，也給繼電保護工作帶來了諸多挑戰，這就要求工作人員自身要不斷學習，高度重視繼電保護工作，推動我國智能變電站更好更快發展。

參考文獻：

[1]王超，王慧芳，張弛，劉瑋，李一泉，何奔騰.數字化變電站繼電保護系統的可靠性建模研究[J].電力系統保護與控制，2013（03）.

[2]張照璇.智能變電站繼電保護系統可靠性分析[J].城市建設理論研究（電子版），2015（23）.

作者介紹：

王啟東（1992.4.2-）;性別 男;籍貫 廣東梅州 民族 漢 學歷 大學本科 研究方向 變電站繼電保護技術 單位名稱：廣東電網有限責任公司中山供電局。