智能變電站繼電保護可靠性探究

張紹章

摘 要：信息化時代背景下，智能變電站技術憑借其自身強大的應用優勢，得到了廣泛的應用和發展。該技術不但能對繼電保護系統進行合理優化，而且可以保障電力系統運行的穩定性與可靠性，在一定程度上推動了我國智能電網的發展。本文基于此，就智能變電站系統及其對繼電保護的影響進行相關研討，旨在促進電力系統的安全穩定運行，以期為相關工作人員提供幫助。

關鍵詞：智能變電站；繼電保護；可靠性

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

1 引言

近年來，伴隨社會經濟發展速度的加快，人們生活質量水平顯著提高，在生產與生活中對電能的需求逐漸增加，使得電力系統的容量與供電范圍不得不改進并實現創新發展。另外，在風能與太陽能等多種新型能源普遍應用的同時，電力系統結構復雜性特征更加突出。通過對繼電保護與自動化裝置的合理化使用，可以實現電網安全運行。但為不斷增強電力系統安全性，仍要以繼電保護裝置為基礎創建新型評價機制。由此可見，深入研究并分析電力系統中繼電保護與自動化裝置的可靠性具有一定的現實意義。

2 智能變電站繼電保護系統結構及原理

智能化的變電站的一個重要表現就是斷路器可以通過接收跳閘信息和閉鎖信息對自身進行操控，還會在這個過程中將開關部位信息收集起來并把信息幀傳到保護單元；相關網絡和交換機則發揮了傳統變電站繼電保護系統中的二次電纜的作用，并在此基礎上進行了完善更新；交換機幫助信息實現在不同設備中的共享，是合并單元和二次設備進行信息傳遞的媒介；同步時鐘源的作用是幫助各個設備進行統一對時。此外，繼電保護系統還要有對應接口和通信介質，其中，接口是通信介質的重要組成部分。綜上，智能化的變電站的繼電保護系統共包括：斷路器、保護單元、交換機、合并單元、傳輸介質、互感器、智能終端、同步時鐘源這八個模塊。智能化的變電站的繼電保護系統的模式主要為：第一，“直采直跳”的模式：包含母線、線路以及主變保護系統，通過光纖直連實現了跳閘和保護設備的采樣，但是只示意了和保護功能有關的部分支路和光纖鏈路；第二，“網采直跳”的模式：包括GOOSE和SV的獨網模式和GOOSE和SV的共網模式這兩種模式；第三，“直采網跳”的模式：通過GOOSE網絡來保護設備的采樣以及跳閘；第四，“網采網跳”的模式：通過網絡思想的保護系統進行采樣和跳閘。

3 智能變電站技術對繼電保護的影響

3.1 對數據信息的影響

智能變電站系統對繼電保護中的影響具體體現在數據信息上。其中，繼電保護裝置中的數據傳輸工作受到智能變電站系統的影響具體體現在以下方面：第一，互感裝置的置換。傳統繼電保護系統中所使用的互感裝置主要為電磁互感式，其實際傳輸及調節也需要進行進一步的升級與優化。當前智能變電站系統則多用電子式互感裝置，并且該裝置在原有基礎上提升了頻帶寬度及響應速度；第二，提升繼電保護裝置中的數據傳輸方式，并由現代二次信息網絡傳輸方式代替了原有電纜連接方式。例如：在將現代二次信息網絡傳輸方式進行應用的過程中，它能夠促進數字化、網絡化、和智能化發展，實現智能調節、自動和在線分析的高功能變電站形成。

3.2 繼電保護架構

1）當智能變電站技術運行后，在一定程度上對繼電保護架構調試與運維影響，導致其架構調試與運維發生變化。智能變電站技術的應用，對于傳統繼電保護系統提出了更高的標準，要求運維技術不斷創新發展，有待改進，只有對其進行優化升級，才能夠滿足智能變電站技術的發展需要。2）根據相關統一的標準，智能變電站技術成功的實現了對二次系統的建模，致使變電站相關設備實現一體化建模?；诋斍暗倪@種形勢下，如若該系統出現需要更換的設備，或者根據實際要求，需要對變電站進行改建。則將會增加該系統更改數據庫文的難度，這也是當前該系統面臨的主要難題。

4 提高變電站繼電保護系統可靠性與穩定性的措施

4.1 過程層的繼電保護

這一階段的保護重點應該為迅速實現跳閘，保護變電站的變壓器、母線、輸電線路等設備，進而最大限度地降低電力系統運行的風險。其中，對開關的保護要注意和硬件區分，進行單獨的保護；輸電線路的保護可以通過開關電流的不同來實現，在調整中還可以利用主保護通信口來實現對系統電流的綜合掌控；對母線及變壓器的保護可以通過多端線路進行保護。

4.2 增強繼電保護裝置可靠水平

若電力系統中繼電保護裝置在既定范圍內發生故障，那么保護裝置并不會拒動。另外，在其他保護裝置發生拒動保護的情況下，保護裝置也不會發生誤動行為，因而可以確保保護裝置本身的可靠程度。要想全面提高設備運行可靠水平，應借助科學化計算方式完成可靠性計算任務，在指標準確且設備運行正確率計算準確的基礎上，對錯誤行為進行排除。在配套繼電保護裝置方面，通?？梢詫ψ詣涌刂苹芈芳右岳?，進而達到保護配套裝置的目標，有效提升繼電保護裝置運行的可靠程度。

4.3 提高系統冗余性

提高系統冗余性可以維護繼電保護系統的可靠性和安全性，具體的措施為：利用以太網交換機的數據鏈的路層技術對變電站實時監控；在三個基礎網絡的基礎上形成網絡架構的需求，其中，總線結構利用交換機進行數據信息的傳送，有減少接線的作用，但是冗余度比較差，所以在使用中，可以通過延長時間增加敏感度，提高冗余性；環形結構環路上的任何點都可以提供冗余，如果和以太網的交換機進行有機結合就可以形成樹協議，也可以提高繼電系統的冗余度，同時還可以在一定的時間范圍內實現對網絡重構的控制，但是環形結構使用時需要的收斂時間比較長，完成任務的速度比較慢，還會對系統重構產生影響；星型結構的等待時間比較短，所以適用于比較高的場合，不存在冗余度，其缺點是一旦主交換機的過程中有了故障，就會對信息傳送產生影響，可靠性相比下來就比較低，所以并不適合進一步推廣普及。想要提高變電站繼電保護系統的可靠性，就要提高系統冗余性，所以選擇繼電保護系統的網絡構架就要注意結合實際情況，并對比不同架構的優缺點，進而選擇出合適的架構。此外，由于環形結構自身的可靠性比較強，所以可以把環形結構應用于母線的保護裝置中，以增強繼電保護系統的可靠性與穩定性。環形結構對母線的保護的可靠性高，可以滿足繼電保護系統對可靠性的要求，且對元件的損害比較小，所以更可以提高繼電保護系統的可靠性與穩定性。

5 結束語

智能變電站作為智能電網重要組成部分，在實際的運行當中，有助于保證電網運行的穩定性。而數字化繼電保護作為智能變電站的主要形式，在諸多方面優越于傳統變電站，彰顯了智能變電站技術強大的應用優勢。但是，智能變電站繼電保護裝置技術管理，是一項相對較為復雜化、系統化的工作。在實際的操作過程中，需要相關操作人員除了具備較強的專業技術水平以外，還需要結合實際情況，對智能變電站保護技術做出全面了解，掌握其具體的應用流程，總結該技術的實際應用。強化對智能變電站技術的應用，才能夠促進智能變電站繼電保護裝置應用水平的全面提升。

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（作者單位：國網福建福安市供電有限公司）