智能變電站繼電保護失效機理與薄弱環節研究

李曉暉

摘 要：智能變電站中新技術應用下，其繼電保護的結構、實現方法以及運檢模式相較于傳統變電站均有所改變，智能變電站繼電保護的失效機理與薄弱環節也相應變化。本文探討了智能變電站繼電保護的挑戰與優勢，研究了智能變電站繼電保護的失效因素及其機理，確定了智能站繼電保護中存在的薄弱環節，有助于運檢人員針對薄弱環節重點把控，提升繼電保護可靠性，保障電網安全穩定運行。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;失效機理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.142

智能變電站中新技術應用下，其繼電保護的結構、實現方法以及運檢模式相較于傳統變電站均有所改變[1]，智能變電站繼電保護的失效機理與薄弱環節也相應變化。

1 智能變電站繼電保護的挑戰與優勢

繼電保護是保障變電站安全可靠運行的最后一道屏障。智能變電站中新技術的應用給繼電保護的安全可靠運行帶了更多新挑戰與問題[2]。

新技術的應用必然會導致新的風險點產生，對風險點認知不足會給變電站安全穩定運行帶來極大隱患。

相較于傳統站，智能站內設備眾多，二次虛回路聯系密切而且無法直視，給運檢人員帶來了更多挑戰。

但是另一方面智能站相較于傳統變電站又具有很多優勢[2]：

（1）站內智能電子設備之間實現了數據共享，集成度更高，更有利于對設備狀態與繼電保護狀態的監測;

（2）全站基于IEC-61850-2標準建模，具有高度的一致性，有望實現在線運檢;

（3）利用軟壓板來代替了硬壓板，安全隔離措施更加完善也更便于實現;

（4）可實現對二次回路的實時監測。

為了更好利用智能變電站的這些優勢，需要解決此前的問題，保證智能變電站繼電保護的安全可靠穩定運行。因此，研究智能變電站繼電保護失效機理以及薄弱環節具有極高的現實意義。

2 繼電保護失效機理探討

此前的研究簡單的將繼電保護失效的原因歸結于元器件故障或者裝置內部模塊的故障[4]。除此類故障外，最主要的就是信息交互失效導致的繼電保護失效。針對信息交互失效導致繼電保護出現運行失效的六類失效現象，從設計階段、施工階段以及運檢階段分析其原因：

（1）過程層網絡失效：過程層網絡在保護中占有極其重要的地位，需要謹慎對待。在設計階段中，不存在導致過程層網絡失效的原因;在施工階段，由于搭建網絡存在問題、配置錯誤或者性能測試不齊全均可會留下導致過程層網絡失效的隱患;在運檢階段，交換機故障、通訊參數配置錯誤、光纖連接錯誤或者網絡攻擊均可能導致過程層網絡失效。

（2）虛回路失效：虛端子的連接直接關系了保護是否能正確動作。一般虛端子完成后就不會再修改。在設計階段中，設計院虛端子模型配置錯誤或者虛端子連接設計錯誤都有可能存在;在施工階段，廠家連接錯誤的虛端子或者CID文件生成錯誤都導致虛回路失效。

（3）軟壓板失效：智能站內軟壓板替代了原有的硬壓板，軟壓板的投入正確直接關乎著保護是否能正確動作。在設計階段中，不存在導致軟壓板失效的原因;在施工階段，由于軟壓板功能調試不全面、定值錯誤或者最后壓板定值核對出錯均可會導致軟壓板失效;在運檢階段，安措制定遺漏、錯投退軟壓板均可能導致軟壓板失效。

（4）檢修機制失效：檢修壓板的存在給信息的傳遞設置了一道“閘門”，只有同樣投入檢修壓板的設備才能互相交互信息;在設計階段中，不存在導致檢修機制失效的原因;在施工階段，由于檢修壓板狀態與所發報文檢修位核對失敗會導致檢修機制失效;在運檢階段，交換機故障、通訊參數配置錯誤、光纖連接錯誤或者網絡攻擊均可能導致過程層網絡失效。

（5）“報文有效性判斷”功能失效：報文有效性判斷決定了保護裝置是否會使用該報文，一般而言只會在施工階段出現問題導致其失效。僅在施工階段，由于對“報文有效性判斷”沒有進行充分測試才會留下導致“報文有效性判斷”功能失效的隱患。

（6）信息異常：一般信息異常主要是采樣不同步、裝置對時參數或者額定延時的影響。僅在運檢階段，出現雙AD采樣不一致、報文亂序或者失步報文等信息異常會導致繼電保護失效。

3 智能站繼電保護薄弱環節研究

將信息交互失敗現象分為兩類，第一類是信息交互失敗，第二類是期望外信息交互[5]，針對這兩類分析失效機制影響中間的薄弱環節。

信息交互失敗現象中，按影響程度排名：（1）過程層網絡失效的影響因素無疑是最嚴重的;（2）裝置的同步對時出現問題的影響相對較大;（3）虛回路失效的影響也相對較大;（4）軟壓板的誤操作影響適中;（5）“報文有效性判斷”功能失效和檢修機制失效的影響較小。過程層網絡、虛回路以及安措的布置與恢復是導致繼電保護信息交互失敗的薄弱環節。

期望外信息交互現象中，按影響程度排名：（1）虛回路失效與軟壓板失效的影響因素無疑是最嚴重的;（2）“報文有效性判斷”功能失效的影響相對較大;（3）檢修機制失效的影響相對適中;（4）軟壓板的誤操作影響適中;（5）過程層網絡失、安措執行與恢復與裝置對時失敗的影響較小。虛回路、報文的質量以及安措的布置與恢復是導致繼電保護期望外信息交互的薄弱環節。

4 結論

本文探討了智能變電站繼電保護的挑戰與優勢，研究了智能變電站繼電保護的失效因素及其機理，確定了智能站繼電保護中存在的薄弱環節，有助于運檢人員針對薄弱環節重點把控，提升繼電保護可靠性，保障電網安全穩定運行。

參考文獻：

[1]王曉斌.智能變電站要點及其運行維護[J].科技經濟導刊，2018，26（32）：83.

[2]樊懋，肖龍濤.智能變電站繼電保護及自動化系統[J].科技風，2018（35）：199.

[3]溫樂.智能變電站繼電保護系統可靠性分析[J].化工管理，2018（35）：241.

[4]陳水耀.繼電保護失效檢測及檢修策略研究[D].北京：華北電力大學，2016（05）.

[5]龍翩翩.智能變電站繼電保護失效模型與在線運檢方法研究[D].華南理工大學，2017.

作者簡介：李曉暉（1986-），女，山東濰坊人，碩士研究生，工程師，從事繼電保護檢修工作。