智能變電站繼電保護系統可靠性的研究

汪謙

摘要：智能變電站與原來的變電站相比，無論是在系統結構方面，還是在繼電保護系統方面，都存在很大的差異，需要相關人員進一步分析和了解。從智能變電站及其繼電保護系統的概念入手，加強對該新型變電站技術基本架構及其技術特征的了解，并在此基礎上，全面分析其繼電保護系統的可靠性，充分保障電網運行的安全性和穩定性。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;可靠性;互感器

0背景

智能變電站是智能電網的重要基礎，其運行過程的穩定程度在很大程度上影響著電網的質量。而繼電保護系統是智能變電站的重要組成部分，其運行的可靠性和穩定性又將在很大程度上決定智能變電站運行的穩定性。在這種情況下，如何保障繼電保護系統的可靠性，成為了相關單位及各部門所面臨的重要問題。

1.智能變電站及其繼電保護系統

智能變電站一般由兩個層面構成，分別為一次設備和二次設備。主要以數字化管理和智能化管理為主，則主要為網絡化管理，這兩個層面的共同管理，使得智能變電站呈現功能分散、數據共享的特點。智能變電站的架構主要分為兩個部分：過程層、間隔層和站控層和過程層網絡和站控層網絡。過程層主要包括變壓器、斷路器、互感器等一次設備和合并單元及智能終端等智能組件，主要是為了完成一些與一次設備相關的任務。間隔層主要以二次設備為主要構成元件，主要實現對數據信息的接收、匯總以及傳輸等功能;同時，還能對某些一次設備進行操作閉鎖和保護控制。站控層則主要是通過人機界面，實現對間隔層中二次設備的控制和管理。兩網則主要是處理設備層與設備層之間的通信，從而實現數據的站內傳輸和共享。

2.智能變電站繼電保護系統可靠性的重要意義

可靠性是指元件系統在一定環境和時間范圍內，無故障地完成規定功率。智能變電站是智能電網建設工作中的關鍵部分，而繼電保護系統的穩定運行影響著智能變電站的工作情況。智能變電站主要通過網絡技術和信息技術實現電力系統的穩定運行，當中涉及許多智能電子設備，并且對設備的穩定性、安全性和可靠性有很高的要求。智能變電站的運行過程中，運行環境、數據信息的細微改變會對電力系統的運行產生重的大影響。繼電保護系統能在電力系統運行產生問題時，根據故障發生的時間地點，發揮其隔離功能，使電力系統避免受到電流、電壓等的危害，進而保障電力系統的穩定運行。因此，保證智能變電站繼電保護系統的可靠性對整個電力系統的運行至關重要，提升智能變電站繼電保護系統的可靠性勢在必行。

3.提升智能變電站繼電保護系統可靠性的策略

3.1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。

3.2提升繼電保護網絡的架構

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。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，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。

3.3提高智能變電站母線保護

智能變電站母線保護是斷電保護系統的關鍵環節，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的可靠性，需要使保護系統具備合理的冗余結構。冗余性會受保護裝置和通信網絡的冗余度的影響。對于物理層次，對控制網絡拓撲結構實現靈活組網，可以發揮出特有的優勢;采用雙以太網并行的保護技術，可以使其具備的冗余優勢得到更好地體現。智能變電站通信網絡拓撲結構可以采取多種型式，科學合理地選用結構型式可以更好地提高冗余度。冗余裝置是提升繼電保護系統的關鍵措施，任何型式的變電站都離不開冗余設計。可以利用兩套繼電保護系統，并設計終端保護設置、數據交換機及合并單元，以提高系統的保護性能。

4提升智能變電站繼電保護系統可靠性的方法

4.1提升變壓器保護的可靠性

電力系統對電壓額度有一定的要求，確保電壓額度的準確性才能保證電力系統供配電的正常運行。在實現對電壓的有效控制的過程中，變壓器系統的運用起著決定性的作用，故而提升變壓器保護的可靠性對保證電力系統的運行起著重要的作用。基于變壓器系統對變電站繼電保護系統可靠性的重要作用，在變電站配置變壓器的過程中，可以采取分布式的方法進行配置，這樣可以分散變壓器系統的壓力，可以避免由于變壓器承受過大壓力而出現問題。而在繼電保護系統的后期配置中，需要將分散配置與集中式配置進行結合，以此來降低系統的復雜性，實現變壓器對繼電保護系統的保護作用，進而提升繼電保護系統的可靠性。

4.2做好過程層的繼電保護

過程層的繼電保護主要是通過對電力系統中母線、變壓器和配電線路等進行保護，實現降低電力系統運行風險，對電力調度系統實施必要的保護，進而實現保障電力系統安全運行的目的。通常來說，繼電保護系統的穩定性能保證電力系統在發生波動時，保護定值穩定，從而保障電力系統的穩定運行。但是，在智能變電站中存在著大量一次設備的應用，在此過程中，應注意開關與硬件的分離，保證開關和硬件的相對獨立性，進而對變電站母線和輸電線路實施保護。在實際的繼電保護工作中，可以通過多段線路保護的方式對智能變電站母線和變壓器保護進行定義。在變電站主站采樣的同時，進行采樣數據的實時調整，保證采樣數據的適用性和可靠性。

4.3間隔層中繼電保護的提高

將雙重化裝置運用到變電站繼電保護系統中，對后備保護進行集中配置，是做好間隔層繼電保護，提高繼電保護系統可靠性的有效措施。后備保護系統能為變電站后備設備、開關失靈及相鄰范圍內的線路和端母線提供保護，進而對電網系統運行中產生的故障和問題進行精確的診斷，并提供及時有效的解決辦法。除此之外，可以在技術手段允許的情況下，將智能變電站的電壓等級進行集中配置，使其適應電網運行的具體情況。

4.4可視化技術的運用

為提高智能變電站繼電保護可靠性，需要對故障實現有效處理。雖然信息技術得到了巨大進步，但是很多繼電保護裝置的運行故障監測和處理還采用表格和數據方式。智能變電站引入可視化技術對繼電保護裝置進行監控是十分必要的，可以實時對繼電保護裝置運行情況，實現故障預警和運行數據采集。繼電保護裝置產生運行故障時，需要對中間節點文件形成的數據信息進行準確采集，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。

5.結語

綜上所述，隨著近年來我國電網建設事業的快速發展，在信息技術深入發展的今天，智能變電站已成為我國電網建設的重要組成部分。為了進一步保障我國智能變電站的安全正常運行，加強繼電保護系統的可靠性成為當前建設的重要內容。通過對智能變電站繼電保護系統的可靠性進行分析，從硬件系統與軟件系統中，采取有效措施增強該系統日常運行的穩定性，進而為我國電力事業的發展提供安全保障。

參考文獻

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