智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究

馬雋

摘要：由于智能變電站具有智能電子元件多、信息類型復(fù)雜等特點(diǎn)，進(jìn)而降低了的智能變電站機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，在某何種程度上給變電站的安全平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)隱患。隨著我國(guó)信息化、智能化的快速發(fā)展，以及對(duì)智能變電站發(fā)展應(yīng)用的普及，加強(qiáng)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性迫在眉睫。本文通過(guò)對(duì)智能變電站、繼電保護(hù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行闡述，以及對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析，進(jìn)而指出提升其繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的有效措施，進(jìn)而保障智能變電站的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);系統(tǒng)可靠性

1 引言

我國(guó)作為一個(gè)工業(yè)大國(guó)，人們生活生產(chǎn)的各方面都離不開(kāi)電力資源，由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的需求也在不斷增加，所以變電站的改革就十分必要。變電站的智能化發(fā)展模式已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，這其中就包括繼電保護(hù)系統(tǒng)的智能化，繼電保護(hù)系統(tǒng)直接關(guān)系著整個(gè)變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，因此分析研究變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性就具有十分重要的意義。

2 智能變電站及繼電保護(hù)內(nèi)容闡述

所謂的智能變電站主要是指通過(guò)使用先進(jìn)可靠、集成與環(huán)保的智能設(shè)備，在變電站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化以及信息共享的要求下，能夠自助實(shí)現(xiàn)變電站數(shù)據(jù)信息的采集、測(cè)量、保護(hù)、計(jì)量以及監(jiān)測(cè)，同時(shí)要求該類型變電站能夠具備電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析以及協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能。一般來(lái)說(shuō)，智能變電站具有一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，其對(duì)智能電子設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的使用，能夠影響變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)主要是針對(duì)智能變電站系統(tǒng)安全建設(shè)與運(yùn)行所提供的保護(hù)供電設(shè)施。在智能變電站的具體運(yùn)行中，對(duì)于電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障、異常情況，繼電保護(hù)通過(guò)發(fā)出報(bào)警信號(hào)、必要的隔離措施，進(jìn)而對(duì)運(yùn)行的電力系統(tǒng)提供安全保障。當(dāng)前智能變電站繼電保護(hù)主要受到智能變電站總體框架、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能電子設(shè)備、電子式互感器以及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)等五個(gè)要素的影響，五個(gè)要素之間相互影響、互為依靠。

3 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性

3.1 提高系統(tǒng)冗余性

提高系統(tǒng)冗余性可以維護(hù)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性和安全性，具體的措施為：利用以太網(wǎng)交換機(jī)的數(shù)據(jù)鏈的路層技術(shù)對(duì)變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控;在三個(gè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上形成網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求，其中，總線結(jié)構(gòu)利用交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳送，有減少接線的作用，但是冗余度比較差，所以在使用中，可以通過(guò)延長(zhǎng)時(shí)間增加敏感度，提高冗余性;環(huán)形結(jié)構(gòu)環(huán)路上的任何點(diǎn)都可以提供冗余，如果和以太網(wǎng)的交換機(jī)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合就可以形成樹(shù)協(xié)議，也可以提高繼電系統(tǒng)的冗余度，同時(shí)還可以在一定的時(shí)間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的控制，但是環(huán)形結(jié)構(gòu)使用時(shí)需要的收斂時(shí)間比較長(zhǎng)，完成任務(wù)的速度比較慢，還會(huì)對(duì)系統(tǒng)重構(gòu)產(chǎn)生影響;星型結(jié)構(gòu)的等待時(shí)間比較短，所以適用于比較高的場(chǎng)合，不存在冗余度，其缺點(diǎn)是一旦主交換機(jī)的過(guò)程中有了故障，就會(huì)對(duì)信息傳送產(chǎn)生影響，可靠性相比下來(lái)就比較低，所以并不適合進(jìn)一步推廣普及。想要提高變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，就要提高系統(tǒng)冗余性，所以選擇繼電保護(hù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架就要注意結(jié)合實(shí)際情況，并對(duì)比不同架構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而選擇出合適的架構(gòu)。此外，由于環(huán)形結(jié)構(gòu)自身的可靠性比較強(qiáng)，所以可以把環(huán)形結(jié)構(gòu)應(yīng)用于母線的保護(hù)裝置中，以增強(qiáng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。環(huán)形結(jié)構(gòu)對(duì)母線的保護(hù)的可靠性高，可以滿足繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求，且對(duì)元件的損害比較小，所以更可以提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

3.2 間隔層的繼電保護(hù)

通過(guò)間隔層的繼電保護(hù)來(lái)進(jìn)一步提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，首先就要在繼電保護(hù)系統(tǒng)中應(yīng)用雙重化的裝置，以集中配置后備保護(hù)，因?yàn)楹髠浔Ｗo(hù)可以給變電站的后備設(shè)備、開(kāi)關(guān)失靈、相鄰的相連的線路以及對(duì)端的母線提供保護(hù)，進(jìn)而結(jié)合后備電流就可以準(zhǔn)確診斷電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題和故障，針對(duì)跳閘問(wèn)題制定解決對(duì)策。還可以對(duì)整個(gè)變電站的電壓按等級(jí)進(jìn)行集中配置，通過(guò)技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的具體情況。

3.3 網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)

（1）總線結(jié)構(gòu)。總線結(jié)構(gòu)中的交換機(jī)可以通過(guò)端口和其他交換機(jī)進(jìn)行連接。一般情況下，IED端口的速度沒(méi)有上端口快，且交換機(jī)的最大數(shù)量由系統(tǒng)最大延時(shí)決定。總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是接線較少，缺點(diǎn)是冗余度較差。（2）星型結(jié)構(gòu)。星型結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是系統(tǒng)等待時(shí)間相對(duì)較少。當(dāng)主交換機(jī)和其他交換機(jī)進(jìn)行連接時(shí)，能夠有效縮短系統(tǒng)的等待時(shí)間。這種結(jié)構(gòu)不具有冗余度，在出現(xiàn)故障時(shí)，可能會(huì)造成所有IED信息的遺失，從而降低了星型結(jié)構(gòu)的可靠性。（3）環(huán)形結(jié)構(gòu)。環(huán)形結(jié)構(gòu)交換機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能夠自行組成閉環(huán)。當(dāng)連接點(diǎn)突發(fā)故障問(wèn)題時(shí)，它可以利用其充足的冗余度進(jìn)行調(diào)節(jié)。信息在被傳遞的過(guò)程中會(huì)進(jìn)行多方面工作，需要消耗寬帶對(duì)其進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)內(nèi)部有一個(gè)管理交換機(jī)，主要是向交換機(jī)發(fā)送相應(yīng)指令，使交換機(jī)自行檢測(cè)環(huán)路。信息在環(huán)路中傳送的時(shí)候會(huì)停止流動(dòng)，從而終止傳輸。

3.4 進(jìn)一步提高軟件系統(tǒng)的可靠性以增強(qiáng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性

在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代背景下，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)在一定程度上對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求也逐漸增多。為了更好地在這種依賴上實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行，需要提高軟件系統(tǒng)的整體可靠性。在具體操作上，可以使用插值算法來(lái)代替時(shí)鐘源，通過(guò)對(duì)時(shí)鐘源發(fā)出同步對(duì)時(shí)信息流，將光纖同步到智能電子設(shè)備中，以確保智能電子設(shè)備的安全正常運(yùn)行。同時(shí)，可以使用軟件積分的形式來(lái)增強(qiáng)報(bào)文信息的可靠性。SV報(bào)文作為繼電保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)單元的數(shù)據(jù)報(bào)文，能夠?qū)φ麄€(gè)保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響。通過(guò)使用軟件積分，能夠?qū)?shù)據(jù)采集器以及保護(hù)系統(tǒng)中的電子設(shè)備的功率損耗進(jìn)行了解，增強(qiáng)保護(hù)系統(tǒng)維修的精確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性目標(biāo)。

3.5 過(guò)程層的繼電保護(hù)

這一階段的保護(hù)重點(diǎn)應(yīng)該為迅速實(shí)現(xiàn)跳閘，保護(hù)變電站的變壓器、母線、輸電線路等設(shè)備，進(jìn)而最大限度地降低電力系統(tǒng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。其中，對(duì)開(kāi)關(guān)的保護(hù)要注意和硬件區(qū)分，進(jìn)行單獨(dú)的保護(hù);輸電線路的保護(hù)可以通過(guò)開(kāi)關(guān)電流的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)，在調(diào)整中還可以利用主保護(hù)通信口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電流的綜合掌控;對(duì)母線及變壓器的保護(hù)可以通過(guò)多端線路進(jìn)行保護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著近年來(lái)我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，在信息技術(shù)深入發(fā)展的今天，智能變電站已成為我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。為了進(jìn)一步保障我國(guó)智能變電站的安全正常運(yùn)行，加強(qiáng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性成為當(dāng)前建設(shè)的重要內(nèi)容。通過(guò)對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析，從硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)中，采取有效措施增強(qiáng)該系統(tǒng)日常運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)而為我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展提供安全保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王成斌.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析[J].科技風(fēng)，2018（22）：168.

[2] 肖漢清.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的相關(guān)分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（22）：1.

[3] 李青珠.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的相關(guān)分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（14）：226-227.

[4] 李謹(jǐn)慎.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2018（07）：138-139.

[5] 何曄，何瑾.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)及可靠性研究[J].數(shù)字通信世界，2018（06）：222-223.