智能變電站繼電保護系統可靠性分析

曹維達 趙曉明

【摘 要】目前，隨著經濟社會的不斷發展，電力成為了整個社會中不可缺少的重要資源。對于電力的輸送來說，電網具有非常重要的作用。只有電網正常工作，才可以保證電力能夠正常傳輸。在電網的運行過程中，智能變電站繼電保護系統的正常工作又具有非常重要意義。從本質上來說，智能變電站繼電保護系統的存在，就是保證供電安全、電網正常運行的前提條件。在本文中，針對智能站繼電保護系統可靠性問題進行了分析，并提出了一些措施，以期為相關人員提供參考。

【關鍵詞】智能變電站；繼電保護；可靠性分析

中圖分類號：TL48 文獻標識碼：A

引言

在科學技術不斷復雜化的過程中，各種先進的技術也開始在社會的各個行業中得到了非常廣泛的使用。在電力行業中，也積極地引入了很多先進的高科技技術。這些高科技技術的應用，也使得電力行業開始向智能化的方向發展。如今，智能電網已經投入運營。在電力系統實際的運行過程中，智能變電站的存在，就是為了保證智能電網能夠安全、可靠地運行，而繼電保護系統在保障電網穩定運行中有著極為重要的作用。

1關于智能變電站繼電保護的相關內容

智能變電站功能上分為站控層、間隔層、過程層。過程層包含合并單元、智能終端等設備，是一次設備的數字化接口；間隔層包括測控、保護、計量等裝置，采集本間隔一次設備的信號，操作控制一次設備，并將相關信息上送給站控層設備；站控層是利用全站信息對全站一二次設備進行監視、控制以及與遠方控制中心通信。

2智能變電站繼電保護可靠性評估

2.1評估參數評估的基本思路是分析一系列可能發生故障的元器件，構成系統的可靠性指標。根據變電站運行維護規定[4]的要求，對于可修復元件，其故障率和修復率都是確定的，具體數值廠家或者由統計信息可以得到。本文考慮評估的智能變電站元件包括合并單元[5]、智能終端[6]、智能保護設備、交換機、傳統設備、操作箱、電纜、光纖、同步時鐘源。

2.2評估指標本文選用有效概率和無效概率作為評估保護系統可靠性的指標系統的有效是指系統能夠穩定可靠的動作。在繼電保護系統中，系統的無效又包含誤動和拒動兩種

2.3算例分析

對計算結果進行對比，發現智能變電站繼電保護系統的可靠性稍微有所下降，這是由于智能變電站雖然用光纜代替了大量的二次電纜，但是也增加了智能終端和合并單元等新型智能設備。信息傳遞的可靠性高了，但是設備的不確定因素增多。

3智能變電站繼電保護裝置自動測試系統的應用

3.1設計思路和框架

以現有的只能繼電保護測試儀為基礎，設計與之相匹配的自動測試系統軟件，這樣就能夠在較短的時間內形成一套繼電保護裝置的自動測試系統。要讓系統正常工作，就需要在程序之間實現通信，而這一點可以通過套接字來實現，在自動測試系統軟件與測試儀客戶端軟件之間建立起溝通橋梁，從而能夠下發控制命令，能夠對測試結果進行反饋。以IEC61850標準為基礎，利用MMS通信協議，可實現與被測繼電保護裝置之間的單播通信，這樣就能夠下發保護裝置控制命令，還能獲取繼電保護裝置的工作狀態信息，以及遙信變位信息等。如此以來，自動測試系統軟件就能夠控制測試任務的，對測試結果做出判斷，以達到全自動閉環測試的目的。

3.2自動測試控制流程的設計

智能變電站繼電保護裝置的自動測試工作，是由兩部分組成的，一部分為測試前的準備工作，一部分為測試執行工作。在測試執行工作中，測試開始時，要先判斷是否有待測用例，如果沒有，則直接生成報告，測試結束。如果有待測用例，則要對用例進行規范性檢查，當檢查不通過時，生成測試報告，測試結束。當檢查通過時，就需要執行測試用例，進行測試條件準備，包括修改定值、投退壓板等，再進行驅動測試儀的輸出，對測試儀結果反饋、保護變位信息檢查結果等作出綜合判斷，將判斷結果生成測試報告，這時就會自動結束測試。

4提升智能變電站繼電保護系統可靠性的策略

4.1通過數字化保障繼電保護的性能

加強重視互感器的傳輸性能，以減少互感器故障，降低其他因素對繼電保護造成的影響。這能夠保證傳輸電氣量信息的真實性和有效性，同時提高繼電保護裝置的性能。合理利用數字化，通過數字化的組網方式分析和計算數據，可以有效提升數據的準確性，從而保證繼電保護的性能。

4.2網絡的架構總線結構

總線結構中的交換機可以通過端口和其他交換機進行連接。一般情況下，IED端口的速度沒有上端口快，且交換機的最大數量由系統最大延時決定。總線結構的優勢是接線較少，缺點是冗余度較差。星型結構的主要特點是系統等待時間相對較少。當主交換機和其他交換機進行連接時，能夠有效縮短系統的等待時間。這種結構不具有冗余度，在出現故障時，可能會造成所有IED信息的遺失，從而降低了星型結構的可靠性。環形結構交換機的優點是能夠自行組成閉環。當連接點突發故障問題時，它可以利用其充足的冗余度進行調節。信息在被傳遞的過程中會進行多方面工作，需要消耗寬帶對其進行傳輸。系統內部有一個管理交換機，主要是向交換機發送相應指令，使交換機自行檢測環路。信息在環路中傳送的時候會停止流動，從而終止傳輸。

4.3保障光纖鏈路完好

智能站使用光纖進行信號的傳輸，鏈路是否正常關系到繼電保護系統能否可靠工作。在日常缺陷處理中，發現智能站相當一部分的缺陷是因為鏈路不通，而鏈路不通的原因又大部分是由光纖斷掉造成的。這就要求，在設計智能站的二次回路時，敷設光纖的時候要留有備用芯。同時，在日常運維過程中，做好防小動物措施，防止光纜光纖被小動物咬斷。在工作中，作業人員應該小心謹慎對待光纖，防止光纖因過度彎折而損壞。2.3 提升采樣實時性和同步性智能變電站信息交換采用的是網絡傳輸，對采樣的實時性和同步性要求較高。對于網絡傳輸，大量數據進行交換，必然會出現延時問題，如：傳輸延時、交換機延時等。這就需要選用質量好、抗干擾能力強的交換機，保障網絡的穩定性，實現實時采樣。繼電保護裝置需要獲取同步數據，才能正確作出判斷。如果發生數據丟失，可能導致裝置誤動作。在同一個時間點獲取電氣量的幅值和相位，減少傳輸誤差，實現同步數據的分析、比較，從而提高繼電保護系統可靠性。

4.4及時做好異常問題的處理

在整個電力系統中，涉及到各種各樣的電力設備和電子組成元件。不同的元件，出現故障時現象也不一樣。這就需要明確電網正常狀態與故障狀態的區別，提升故障診斷水平，從而更好地診斷故障問題，也能夠及時地做好應急處理工作，保證繼電保護系統能夠平穩地運行。在日常巡視巡查工作中，應及時做好缺陷記錄，按嚴重程度安排檢修計劃，及時消除可能影響系統穩定運行的缺陷。同時，對于存在缺陷的插件或者裝置，應及時安排升級或者更換，提高繼電保護系統的可靠性，保障電網的穩定運行。

結束語

總之，我國智能變電站繼電保護系統在改革開放后 取得了建設性的發展成果，其覆蓋率持續擴大，也滿足了越來越多偏遠地區的供電需求。但是，在其 發展過程中也存在很多問題，通過分析和針對性的建 議探討，以期對我國智能變電站繼電保護系統建設發展有所助益。

參考文獻：

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[5]駱楓婷.智能變電站繼電保護智能移動運維系統設計[J].新型工業化，2018（12）：31-34.

（作者單位：國網山東省電力公司聊城供電公司）