智能变电站继电保护系统可靠性分析

渠国州++向峰

【摘 要】当今社会电力能源已经成为人类生产生活不可获取的物质，其重要程度是不言而喻的。伴随科学技术的快速发展，电力行业也随之获得了较好的发展，我国电网建设的技术含量越来越高。目前，我国正在积极建设智能电网，其中继电保护可靠性会在很大程度上影响智能电网建设的效果。本文主要从继电保护中的变电站层配置角度进行了深入分析，还探讨了继电保护对通信网络以及电子式互感器的适应性，最后举例说明了继电保护的应用。

【关键词】智能变电站；继电保护；可靠性

导言

随着我国的不断发展，目前我国已经逐渐的摆脱了传统电网的模式，逐渐的应用智能化的模式。它是以传统变电站为基础，将自动化技术和信息化的技术在变电站中运用，将变电站保护装置进行提升，进而令人们的需求得到了满足；变电站的智能化模式不仅为人们在生活上创造了便利，在电力企业上更是产生了非常大的作用，为我国的电力事业的发展打下了坚实的基础。

1. 110kV智能变电站继电保护技术优化原则

与220kV变电站相比，110kV变电站无论是在接线形式还是设备方面都更加简单。因而在优化110kV智能变电站继电保护技术时，必须要严格按照国家电网相关规定来进行，要确保智能变电站继电保护实施方案的选择性、安全性、快速性、灵敏性和可靠性。110kV智能变电站的过程SV网、过程层GOOSE网以及站控层MMS网需要保持完全的独立性，在对接继电保护装置和以上部分时也要注意其数据接口控制器的独立性。在设置110kV电压等级的单母线、双母线分段等接线形式的电子式电压互感器时，在客观条件允许的情况下，可以选择将电子式电流和电压互感器分别安装到各线路中以及变压器间隔中。对于110kV电压等级而言，选用保护测控一体化设备会更好，在安装保护设备时，首先要对其进行筛选，所选取的保护装置必须要拥有集成智能终端功能，在终端使用单套配置。对于110kV智能变电站主变压器各侧的合并单元来说，需要使用冗余配置，同时将单套配置使用到其它间隔合并单元上。110kV智能变电站的继电保护故障录波装置以及网络报文记录分析装置中应当带有合并单元、过程层GOOSE网络信息，与此同时还要将录波器和网络报文记录分析装置数据接口控制器与SV网、过程层GOOSE网以及站控层MMS网一一对应，同时要保证各控制器的独立性。

2. 110kV智能变电站继电保护结构

2.1构架

随着我国变电站的发展，传统变电站逐渐被取缔，智能变电站渐渐兴起。与传统变电站不同，智能变电站的继电保护装置的核心是过程网络，遵循IEC61850通信标准。根据功能来划分，智能变电站的构架主要包括三部分：①站控层；②间隔层；③过程层。其中站控层与间隔层之间，间隔层与过程层之间，站控层与过程层之间都会构成站控层与过程层网络。在这三部分中，站控层的作用是传输整定值召唤，同时也用于修改和录波文件的传送。过程层的作用是传输采样值，同时负责传输跳闸、开关状态量和闭锁信号。智能变电站的过程层需要保持足够的定时性与可靠性，这也会对智能变电站各项功能的正常运行产生很大的影响。

2.2数据帧传输

在我国传统变电站中，继电保护装置中含有采样以及命令信号通道，想要使达到稳定的保护效果，就需要借助于通道固定延时和装置处理速率所构成的传输延时。与传统变电站不同，现代智能变电站的继电保护装置则是通过以太网数据帧的形式来传输采样值，同时获取开关状态量，下达跳闸值指令。这一过程的介质是交换机和光纤，通信过程由过程层网络来完成。由此可见，对于现代智能变电站而言，工程层网络的重要性是不言而喻的，从中也可以看出工程层网络对于智能变电站的必须性。

3.智能变电站继电保护技术可靠性优化方案

虽然该县智能变电站的发展已经达到了一个新的阶段，传统变电站也正逐渐为智能变电站所取代着，然而不可避免的，该县智能变电站继电保护技术方面依然存在着很多不足的地方，需要进行优化。对于该县智能变电站而言，想要对其继电保护技术进行优化，可以从提升安全性、提升可靠性、提升实时性以及提升同步性等四个方面入手。

3.1提升安全性

当前该县智能变电站的继电保护装置都是使用IEC61850标准体系来设计的，然而由于IEC61850标准体系是统一的，这就意味着本县智能变电站身处于完全透明的网络环境里。众所周知互联网中存在着很多的风险，这些风险将会导致保护系统在日常运行过程中可能会遭受到来自互联网中的攻击而导致系统瘫痪。与此同时，本县智能变电站的相关信息也有可能遭到泄露。针对于此，该县智能变电站要对系统安全性进行提升。在安全性方面，IEC61850标准体系并没有做出相关的规定，也就是说，想要提升该县智能变电站的系统安全性，就必须要对以往管理经验进行总结，随后针对安全性方面采取对应措施，最终达到优化效果。

3.2提升可靠性

虽然当前该县智能变电站的继电保护已基本实现数字化建设，保护结构里的电力电子设备可以显著地提升智能变电站的安全性和稳定性，进而为社会大众提供所需的电力资源。然而当地电网机构还是要根据实际情况来设计并选择电力电子设备，进而使电力电子设备的合理性和应用效果达到最大，尽可能地避免外界因素影响到电力电子设备，从而规避一些信息不同步或电磁兼容问题，这些问题往往会导致系统稳定性降低。针对于当前智能变电站电子设备易受影响的现状，技术人员要通过选用稳定性较高的光缆等方式提升系统运行可靠性，当发现不良情形时，要及时发出预警并采取应对动作。

3.3提升实时性

对于智能变电站继电保护装置来说，实时性特点是非常重要的。在设计智能变电站保护结构时，常常会出现合并器链路传播延时或交换机交换延时等现象，这些问题将会导致智能变电站数字化互感器传输效果降低，增大传输误差。究其根本，数字式互感器传输效果降低的原因在于合并器排队和交换机转发。当合并器传输完数据信息后，往往会经过一段排队处理的时期，在接受采集器通信时也往往会产生额外等待时间。不仅如此，由于智能变电站系统中交换机的性能差异，质量较差的交换机在工作时也会出现延时现象。在转发信息时，只有当一帧数据完全发送后才会进行第二次转发，这样就会导致系统实时性降低，因此需要借助于一定措施来提升智能变电站实时性。

3.4提升同步性

在建设智能变电站继电保护装置并且使用该装置运行时，往往会出现很多数据同步性问题。数据同步性问题主要是指合并单元输出的数据采样信号中含有时间信息，这时想要避免电气量相位和幅值上存在的误差，就必须要优化智能变电站继电保护设备，从而实现在相同时间点获取相应数据信息的目的。如果同步信号丢失了，那么就会导致最终得到的数据出现误差。由此可见，当设计这部分时，必须要考虑到过流和过压保护问题。这种保护原理是非常简单的，保护动作行为只是要求输入信号的幅值要确保无误，在同步信号方面并没有太大的要求。这样一来，即使同步信号在保护動作中丢失，最终也不会影响到保护动作的正常进行。

4.结束语

继电保护对于智能变电站的安全稳定运行具有非常重要的作用，智能变电站未来发展的大方向之一就是各个设备的继电保护，因此，加大对于继电保护研究的力度有着十分重要的现实意义。智能电网发展速度非常快，电力技术也是日新月异，社会对于智能变电站相关要求日益提升，为了满足社会对于智能变电站的需求，有必要针对智能变电站各设备继电保护进行深入研究。

参考文献：

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