試析智能變電站繼電保護系統可靠性分析

曾嘉俊

佛山供電局 廣東佛山 528000

與傳統的變電站相比，無論是智能變電站還是其繼電保護系統都有著極大的改變，包括在整體結構上和其功能上都有很大的提升，而當今電力系統的逐步完善，供電網絡的規模和輸電線路的加長，無論是對生產還是生活，繼電保護系統的重要性呼之欲出，將故障傷害降至最低，有效保證電力系統的運行安全，確保供電安全。

1 智能變電站繼電保護系統的結構組成及其工作原理

智能變電站通過網絡技術對電力信息進行合理的采集與處理，智能變電站主要是利用計算機控制等方面的技術，通過數字信息使變電站真正達到可以在線進行分析和協同過后，對變電站進行實時的智能調控。完整的智能變電站繼電保護系統由八個大方面組成，其中包括：智能終端、交換機、斷路器、合并單元、保護單元、電子互感器、網絡接口和同步時鐘源以及其他的結構合并組成。在電力發生故障后，繼電保護裝置自動檢測故障原因，驅動斷路器工作，將故障部位與電力系統分離，使故障部位附近的設備免于損壞，從而保證了供電安全[1]。

1.1 智能終端

智能終端作為電子互感技術和計算機控制技術的合體可以精準的接收和處理一些保護裝置的跳合閘的指令，準確識別斷路的運行狀態，可以做到設備的狀態檢修，取代了原有的定期檢查和預防實驗。也可以精準的查看電力系統內部各部分的元件的指標、狀態等相關的信息，工程師可以第一時間簡了解變電站的狀態，為后期解決電力故障提供信息基礎。

1.2 交換機

交換機是智能變電站的最關鍵的組成部分，傳統的變電站依靠電纜與進行數據信息交換，而交換機則取代了傳統的電纜數據傳輸，并建立單元傳遞的平臺，進而幫助智能變電站利用通信通道完成系統之間的信息傳遞，提升了數據的傳輸效率，也就達到了“智能”二字的功效。

1.3 合并單元

合并單元的作用是把互感器傳輸來的信息進行重新的整合，將整合完的數據傳輸到保護控制裝置上。合并單元是智能變電站的重要環節，他可以處理好各種裝置之間的練習問題，從而降低成本。

1.4 電子式互感器

智能變電站在工作時期所搜集到的網絡信息，電子式互感器可以精準的接受并傳輸到合并單元上，傳統的電子式互感器采用的是電磁式的結構方式，不過隨著我國生產力的飛速發展，電子式互感器取代了電磁式互感器，該裝置改變了傳統的互感器在使用存在的一些問題，從而提高變電站內部斷路處的準確控制程度，保護了電力系統的正常、安全的運行。另一方面，傳統的光纜成本較高，而電子式互感器自帶光纜，且絕緣方式簡單，提高了安全性也大大降低了成本。

1.5 同步時鐘源

同步時鐘源在智能變電站繼電保護系統中的使用，讓智能變電站實現了統一的時序。在智能變電站繼電保護系統發生故事時，能夠將發生事故的相關元件的相關資料準確的傳輸給智能變電站繼電控制中心，為后面工程師的維序員提供良好的數據支持。

2 智能變電站以及其繼電保護系統的可靠性研究及系統分析

智能變電站所采用的是相互獨立的雙重保護系統，兩個系統互不打擾。配備兩個網絡的冗余通信協議，保證了數據傳輸和各種信號的穩定傳輸?？煽啃允侵冈谝欢ǖ沫h境和時間條件下，繼電保護系統對智能變電站起到的保護系統自身任務完成的相關概率，對于其可靠性，我們可以采用可靠性圖框法，它是對復雜系統的可靠性進行建模的一種工具，其結構簡單，便于理清其中復雜的邏輯關系，計算起來較為簡單[2]。為了是智能變電站能在實際的生活應用層面實現智能化，主變壓器所用的繼電保護系統應該由計算機控制中心的中央處理控制器實現相關的控制，所檢測出來的數據可以作為是否啟動繼電保護器的依據，從而提升繼電保護系統的可靠性主變壓器的保護可靠性。主變器的保護系統的可靠性，可以利用最小路集函數和最小割集函數控制算法，把每個電器的正常狀態下的數據引入，從而獲取初主變器的可靠性函數，再把各種電器的故障率加入進來，從而得到主變器的繼電保護的可靠度。對最小路徑集法檢驗，可以對可靠函數準確性進行檢驗，進行串聯。220kV的線路上需要5個以上的繼電保護單元，結構復雜且不好分辨，一些線路為冗余結構，則需要4臺數據交換機，而110kV的只需要2臺數據交換機，所以由此可以看出誰有更好的可靠性。

3 智能變電站的繼電保護系統的提升可靠性措施

3.1 變壓器的保護

提升變壓器的保護的可靠性對于保護整個智能變電站的安全運行都起到重要的作用，電廠輸送初的電壓是恒定的，但是運行電壓不穩定的話，也會使整個變電站受到影響，保護變壓器可以采用微機保護和集中配置，微機保護技術成熟，而且集成了保護、測控等眾多功能。通過上傳設備狀態、保護數據等信息，對變電站內各個信息進行實時更新監控，人們可以根據實際實現修改相關值等保護手段。集中配置的手段則保證了繼電保護能夠正常完成，實現非電量的繼電系統保護[3]。

3.2 母線保護及組建母線保護組網

母線裝置是否穩定可靠，關系到智能變電站是否能夠保持其正常的運行。對于母線保護組網方法，主要利母差保護的裝置，其作用是可以更加有效的接收到智能終端所發出的信息，另外采用使保護系統具有冗余結構和雙以太網并行保護，可以使其冗余結構優勢更好地體現[4]。

3.3 接地布置安全可靠性提升

線路接地是保證裝置及電力系統運行安全的關鍵，要確保接地的安全性和可靠性。監察時一定要做到無遺漏，無缺陷。接地時選擇橫截面大的銅線，選擇并測定接地的安全區域，以確保接地的全面性和減少對一次設備可靠性的影響。

3.4 實現可視化技術的運用

要在智能變電站中運用強力有效可視化技術，比如自動報警機制，對繼電保護系統的穩定運行也有很大的提升。當有故障發生時，自動報警系統救護啟動，變電站的繼電保護系統會馬上反應，查找出故障點并發出對斷路器斷路的指令，并收集故障數據，完成跳閘。自動報警系統會自動監視并提升電力故障的診斷效率，以保護電力系統的正常安全運行[5]。

3.5 超額電流保護

在正常的工作之時，會有很多各種各樣的因素會去影響智能變電站去正常的發揮功能，比如電流超額導致變電站整體的系統中的某一元件或者外部的某一設備承受不住其電流而產生斷路的情況引起其他元件電流負荷過大，導致變電站癱瘓的現象，影響繼電保護系統的可靠性。工作人員應實地考察并改進配置方法，采取一些的方法，對各線路中點流量進行測定并監控，及時的將信息發送到終端來解決，即可大幅度提升變電站的繼電保護系統的穩定性。

3.6 繼電保護系統內部的結構線路保養檢查

智能變電站在工作的進程當中，工作人員要實地檢查并記錄其內部線路的情況。做好預防檢查的同時，在采用一些保護方法讓繼電保護系統可以不間斷的發揮自身的作用。對繼電保護系統內部所有的線路進行檢查并記錄，在第一時間了解實際情況，并作出相應的應對策略，才能完成對間隔單元的穩定保護，進而提升整個系統的穩定可靠性[6]。

3.7 加大高新技術的應用程度

高新技術的發展在推動生產力的同時也推動了電力行業的發展，硬件設備不斷地更新。為智能變電站繼電保護系統的可靠性提供了技術支持。國家在這方面也相當重視，在吸收國外先進技術和歷年的基礎上，擴充了很多功能，比如在計算機和網絡技術的基礎上增加監控系統，這些高新技術的擴充也使機電系統的穩定可靠性獲得了較大的提升[7]。

4 結語

隨著時代的進步和發展，未來的用電趨勢會日益增進，相對的對電力資源的需求會持續增加，智能變電站會成為主流趨勢，雖然與傳統的變電站相比，智能變電站有了很多的優勢。但也因為增加了很多的高新技術，所以對人們來說未來也會有很多的未知的問題等待著我們去解決和挑戰。只有重視對繼電保護系統線路的保護有效且高效和加強對電力系統的監管檢查力度，做好預防檢查等前置工作并在發生故障的時候第一時間發現并在第一時間制定好解決方案，才能使繼電保護系統可靠、穩定且高效。