智能變電站繼電保護系統可靠性研究

孫學斌 凌飛鴻 章江海 呂洋 蘇慶

摘要：隨著國內經濟和科技的持續提升，民眾的生活和工作給電力體系提出了更高的要求，為了確保變電站內部繼電的安全，需要對智能型變電站內部的繼電維護體系進行可靠性探究，進而提升智能型變電站內部繼電維護體系的平穩性，更好地增加智能型變電站的供電質量。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;可靠性

智能變電站采用先進的采集與控制設備，通過光纜網絡傳遞數字信息，完成自動控制、智能動作等功能。由于二次設備與采集信號的差異，繼電保護系統與傳統變電站也存在很大不同，所以智能變電站繼電保護系統的可靠性尤為重要。

1. 智能變電站繼電保護系統的構成

智能變電站繼電保護系統主要由電子式互感器、合并單元、交換機和智能終端 4 大部分構成。（1）繼電保護系統中的電子互感器相較于傳統的互感器，更能保證故障檢測的準確性，促進電力系統更加安全、穩定地運行。同時，光纜對于傳統電纜的替換，使系統的經濟效益更加可觀。而且，電子式互感器擁有數據傳輸的優勢，對變電站的智能化發展有重要的意義。（2）合并單元是信息數據由電子式互感器傳遞至保護裝置的中間環節，有著無法替代的重要作用，使互感器和保護裝置間不再需要復雜的接線，在節約了資金的同時也有效地保障了二次設備數據的有效共享。（3）交換機是智能變電站繼電保護系統的核心部分，能通過通信通道，達到數據傳輸的目的。（4）智能終端能大力提高電力系統預防和監測故障的能力，對電力系統的故障檢修有重要的意義。

2. 智能變電站繼電保護系統的可靠性分析

系統的可靠性分析一般面向系統內部組件的環境，其可靠性體現在功率達標、自我修復能力、故障幾率可控、確定組件的使用壽命以及其他修復所需時間等方面。其中，組件系統是否可靠主要通過三個方面進行判定。第一，該系統能夠在特定情況下，在一定時間范圍內達到指定功率的概率;第二，系統設備在長久時間內是否能夠達到規定功率，或在系統處于異常狀態下，能否通過自我修復快速恢復運行;第三，在系統正常穩定運行中，故障時間的平均值能否用于判斷下一次發生故障的大致時間，在維護過程中做到及早防范。

3. 提升智能變電站繼電保護系統可靠性的方法

3.1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，因此，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。

3.2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。

3.3間隔層中繼電保護的提高

變電站的繼電保護系統通常會應用雙重化配置，著重的關注后備保護，確保通信配置的運行狀況。在整個繼電保護系統當中，需要對后備保護系統進行實時監測，在一定的范圍之內，對端母線和相連線路進行保護，應對不同的問題制定不同的跳閘策略。對系統當中的全部電壓進行等級分配，必要時予以技術進行調整，保障智能電網的運行整體情況。制定多個運行方案，應對智能變電站機電保護系統所遇到的問題，確保對智能電網進行全方位的保護。

3.4優化系統的冗余性設計

在繼電保護過程中，系統冗余的優化能更大程度地避免系統錯動和拒動問題的出現，進而促進系統的可靠性。繼電保護系統的冗余性增強可以從以下 2 個方面著手：（1）利用以太網交換機中的數據鏈路層技術實現變電站自動化實時監控;（2）根據變電站網絡架構的需求的不同，基于總線結構、環形結構和星型結構這 3 個基礎網絡結構的特點進行合理選擇應用。總線結構可以有效地減少接線，但同時冗余性有待提高，在使用中對時間長度的要求較大;環形結構由于其環路上的任意點都能提供冗余，冗余性較好，但是收斂時間較長，對系統的重構影響較大;而星型結構的特點是等待時間短、沒有冗余度，其可靠性比較低。針對 3 種結構的不同特點結合自身需求進行合理選擇，才能提高變電站繼電保護系統的可靠性。此外，在優化系統冗余設計時，應合理分析自己的投入率，在提高系統可靠性的同時注意經濟效益的實現。

3.5優化線路保護配置與合理開展巡查檢查工作

優化線路保護配置與合理開展巡查檢查工作可以采取以下措施：（1）針對線路保護配置工作，可采用集中式和后備式 2種方式，相關人員通過對電壓間隔單元的保護和通信系統的監控，可以及時地發現系統中產生的問題并解決，以提高智能電網系統運行的安全性和可靠性;（2） 在智能化的發展下，對人力資源的需求變小，但其仍是電力系統運行不可或缺的因素。在提升智能變電站繼電保護系統可靠性的工作中，應注意巡查檢查工作的開展，成立具有專業技能和職業素養的巡檢工作小組，同時，制定完善的巡檢制度和措施，將巡檢工作落到實處，明確巡檢人員的工作職責。實現巡檢人員對智能變電站繼電保護系統的全面巡檢，及時發現并解決系統中可能出現的問題和故障，進而確保繼電保護系統的可靠運行。

4.結束語

綜上所述，在智能變電站繼電保護系統中，需要通過網絡平臺對大量的數據進行高效的記錄，確保系統運轉的安全性。從多個角度對智能變電站繼電保護系統進行分析，可以對幾點保護系統有更加深入的了解，總結保護系統的優勢和劣勢，制定行之有效的解決措施，保障智能變電站繼電保護系統的可靠性，完善就能變電站繼電保護系統，使智能變電站繼電保護系統穩定、可持續的發展。

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