智能變電站繼電保護系統可靠性分析

紀雙全

摘要：闡述智能變電站的繼電保護系統，確保智能變電站的安全，提升繼電保護系統的穩定，相關管理措施和技術手段，實現繼電保護系統可靠運行。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;系統可靠性

智能變電站的繼電保護系統對變電站的穩定運行有著重要的關系，由于智能變電站的復雜性，使得對繼電保護系統的可靠性有了更高的要求。

為此，必須合理利用相關技術和做好管理工作，提升繼電保護系統的可靠性，提升智能變電站的穩定性。

1 智能變電站繼電保護系統構成

智能變電站中具有三層結構，表1展示了智能變電站的構成。

1.1 電子式互感器

互感器是智能變電站的關鍵組成部分，傳統變電站都以電磁式互感器為主，經過技術的發展，變成了目前的電子式互感器。電子式互感器在結構上相對傳統的電磁互感器具有絕緣簡單、暫態特性優越、無磁飽和與鐵磁諧振等優勢，可以更精準地對一次電氣量信息進行精準地傳變，為控保裝置正確動作提供更精準的信息，保障智能變電站的安全、穩定運行。從結構上分析，電子式互感器一般都裝有配套的光纜，在解決傳統互感器二次負載等問題的同時，也節約了電纜的成本。

智能變電站在運行時所收集到的電網信息都會被發送到相應的合并單元，一般情況下，合并單元接收到的信息來自電子式互感器等，信息將會被合并單元重新整合，以及通過計算除去合并單元中的錯誤信息和數據，修正信息中的錯誤格式，然后再將信息傳遞給保護裝置。所以合并單元能對信息進行初步處理，讓保護裝置可以利用準確的信息，也能處理各種裝置之間的接線問題，保證智能變電站的穩定性，還能減低變電站的運行成本。

1.2 智能終端

智能終端的特征主要體現在信息數字化、控制智能化、狀態可視化三個方面。信息數字化是針對其通信功能而言，即一次設備的狀態信號、控制命令均應轉換為數字信號后通過光纖與保護、測控等二次設備交互信息。控制智能化，是體現設備智能化水平的一個重要指標，主要是接受和處理保護、測控裝置下發的GOOSE命令，對開關設備進行分合操作等，通過智能終端實現一個間隔內相關一次設備的就地數字化。狀態可視化是區別于常規高壓設備的又一主要特征，可以對一次設備的溫度、壓力、密度、絕緣、機械特性以及工作狀態等各種數據信息進行采集。智能終端的存在解決了過去電力系統出現故障后可能出現檢測不及時、精準度不夠等問題，以及匯總智能變電站的關鍵運行信息，幫助技術人員了解智能變電站的運行情況，利用這些重要信息可以給電力系統故障提供支撐，最終制定針對性的方案、解決電力故障問題。

1.3 合并單元

智能變電站在運行時所收集到的電網信息都會被發送到相應的合并單元，一般情況下，合并單元接收到的信息來自電子式互感器等，信息將會被合并單元重新整合，以及通過計算除去合并單元中的錯誤信息和數據，修正信息中的錯誤格式，然后再將信息傳遞給保護裝置。所以合并單元能對信息進行初步處理，讓保護裝置可以利用準確的信息，也能處理各種裝置之間的接線問題，保證智能變電站的穩定性，還能減低變電站的運行成本。

1.4 交換機

交換機能夠傳輸各種不同類型的數據和信息，可以提升智能變電站的信息傳遞效率，使智能變電站可以發送和接收更多不同類型的信息。隨著目前技術的發展，交換機的功能日趨完善，從傳統的單純完成信息傳遞工作，開始向構建以太網的方向過渡，因此信息傳遞能力更強，而且也具備較高的穩定性。隨著智能電網信息量逐漸升高，所以交換機在智能變電站中正發揮越來越大的作用，對提升電網的控制效率，保證電網穩定發揮著十分重要的作用。

2 智能變電站繼電保護系統可靠性提升策略

2.1 優化組網結構

在智能變電站中，通過對過程層交換機進行靜態組播、VLAN等技術進行流量控制，可以提高網絡帶寬利用率，減少交換機負載及網絡轉發延時，確保信息交換的時效性和有效性。以母差保護為例，母差保護和各間隔智能終端設備的信息交換量較大，對智能變電站繼電保護系統的母線制定保護方案時，必須有效使用母差保護裝置收集智能終端的數據信息，為實現繼電保護目標構建良好基礎。但是實際工作中，技術并不能完美解決保護需求，使用該技術會導致母差保護裝置的實際容量降低，影響智能網絡的穩定運行。為此，應合理使用VLAN或靜態組播技術，降低網絡風暴發生的可能，確保保護信息交換的時效性和有效性，提升保護系統的安全性和穩定性。

2.2 完善自動報警功能

變電站運行過程中，如果系統內部出現故障，就會自動發出警報，智能變電站的繼電保護裝置就能做出反應，通過識別智能變電站中相關電力數據和整理信息以及保存之后，再識別故障發生位置;系統的分析模塊會利用系統故障前后的運行數據，完成對故障的初步診斷工作，之后智能變電站內部的繼電保護會跳閘以保護整個系統。報警裝置的運行速度和自動化水平有關，智能變電站建設中應該完善自動報警功能，保證系統穩定性和可靠性。必須加強對自動報警系統診斷和自動識別功能上的研發，提升對智能變電站故障問題的發現速度和診斷的準確性，保護智能變電站的同時也保護電力系統，避免電力系統受到故障問題的干擾，充分保證智能變電站運行的穩定。

2.3 優化和完善保護配置方案

設計智能變電初期，應充分收集和分析系統資料，對全站繼電保護配置進行系統性論證。一般情況下，應對110k V（重要設備）及以上電壓等級設備配置雙套主保護，以提升繼電保護系統的可靠性、穩定性。以線路為例，隨著電網的發展和通信網絡構架的完善，在高電壓等級電網線路上配備雙套縱聯差動保護越來越普遍。縱聯差動保護只有保護區內故障時才動作，不存才與下一級線路配合的情況，可快速切除全線任何一點故障，確保系統運行的穩定性。通過優化繼電保護系統配置方案，可提升變電站系統的穩定性和可靠性。

2.4 優化運維體系

智能變電站運維工作中，運維人員所使用的軟件、硬件都應使用標準的操作，而且要重視對智能終端柜操作過程中的關鍵點，減少設備因運轉過程中不利影響。對系統的維修和養護工作也要結合具體的工作內容確定處理方法，電力系統內部應結合自身變電站在智能技術選擇、應用方面的特點建立規范的操作手冊，加強日常工作中對系統的狀態評測等工作，利用核心技術提升系統的監管水平。并且，智能變電站技術是在不斷發展的，因此在變電站技術水平不斷提升的同時，也要不斷更新運行維護標準，確保運維工作的質量。

2.5 過流電限定保護

智能變電站運行中會受到外界因素的干擾而出現電流過載的問題，容易引發線路或變電站相關一次設備出現過電流，也即電流過負荷，從而導致故障發生時繼電保護誤動或者拒動，影響系統穩定性和可靠性等一系列問題。因此，可以在根據智能變電站中設計電壓限定延時，以實現每個間隔終端電流的準確測量，一旦發現負荷問題，及時對系統進行調整，實現對系統的過流電限定保護。

3 結語

隨著電力技術水平的提升，大量的智能變電站投入到了電網當中，增加了電網管理的復雜性，對繼電保護系統有了更高要求。所以，必須加強對繼電保護系統的研究工作，加強在技術層面的創新，采取科學的管理制度，發揮繼電保護系統的作用。

參考文獻：

[1]王同文，謝民，孫月琴，沈鵬.智能變電站繼電保護系統可靠性分析[J].電力系統保護與控制，2015，43（06）：58-66.

[2]王超.數字化變電站繼電保護系統可靠性研究[D].浙江：浙江大學，2013.