智能变电站继电保护系统可靠性分析

作者/王露钢，吉林省送变电工程公司

智能变电站继电保护系统可靠性分析

作者/王露钢，吉林省送变电工程公司

针对智能变电站运维安全的要求，继电保护系统作为电网安全的第一道防线，其可靠性成为保障运维的重点。文章结合智能变电站继电保护系统的结构和继电保护的原理，提出一种基于模糊综合评价的继电保护系统可靠性评估方法。通过构建模糊关系矩阵和层次分析法对权重的计算，得到保护系统整体的状态。通过上述的研究为当前可靠性评估提供了新的参考，也为电力运行提供了新的借鉴。

继电保护；可靠性；评估方法

随着我国电力改革的加快，提高电力输送的质量，保障电力输送的可靠性，成为满足电力市场要求，转变自身服务水平的重要方向。继电保护作为智能变电站安全运行的第一道保护防线，其自身的可靠性自然成为人们关注的焦点。但是，对变电站继电保护的可靠性问题的研究中，关键还是在于如何对可靠性进行评估，从而提高可靠性评估的准确性，为智能变电站的管理提供决策参考。对此，本文结合智能变电站继电保护的结构，重点就继电保护系统的可靠性评估方法进行研究。

1.继电保护可靠性原理

对继电保护来讲，其可靠性的保护是对系统中的元件系统进行保护，并在一定的环境、时间内，使得其中的元件能够无故障的完成电力运行的要求。对继电保护的故障保护中，主要分为两种故障，一种是可以修复的故障，一种则是不可以修复的。衡量元件的可靠性的指标，通常采用以下三类：

第一，可靠度。该指标同时被认为是系统及其元件在规定的时间内完成规定功率的概率，而这个可靠性的指标也通常被认为是考虑衡量其可靠性的主要指标之一。

第二，可用性。该指标只要衡量系统是否可以在规定的时间以内完成规定的功能，换句话说，就是系统能够进行快速的自我修复的能力，从而使得系统具备较高的可靠性。

第三，平均失效时间。该指标通常表示系统在规定的时间内保持稳定运行，直到下次故障出现的平均时间。通过该指标，通常可以反映出一个系统保持可靠性的平均时间，进而为系统的检修等提供借鉴参考。

2.智能变电站继电保护系统结构

目前，针对智能变电站继电保护系统的结构大致可以归纳为以下几种类型：

第一， “直采直跳”模式。该模式主要包含主变保护系统、母线和线路三种不同的结构，其中的保护设备采样和跳闸是通过光纤直接进行连接来实现的，并且主要用来保护功能相关的光纤链路或者是支路。

第二，“网采直跳” 模式。该模式主要包括SV 和GOOSE独立组网示意图，也包含共网模式。

第三，“直采网跳”模式。该模式主要是对保护设备进行直接采样，而其跳闸则通过GOOSE 网络来实现。

第四，“网采网跳”模式。该模式的跳闸和采样都可以通过网络的方式来实现，并且根据SV 和GOOSE两组网络是否共网来进行综合考虑。

3.基于模糊综合评价的继电保护可靠性评估

为深入研究智能变电站继电保护系统的可靠性问题，本文上述的基础知识，提出一种基于模糊综合评价的可靠性评价方法。

■3.1 模糊综合评价步骤

该方法的大致可以分为以下几步：

（1）确定因素集

（2）确定评语集

（3）单因素评价，得到评判矩阵

（4）确定因素权重

（5）综合评估

■3.2 智能变电站继电保护可靠性评价指标

结合智能变电站的结构组成，在指标的选取过程中主要选择多方面的数据信息，并充分结合继电保护的各个智能单元。因此，根据上述的分析，本文选择图1所示的一级指标作为评价的主要指标。

在从空间的维度考虑评价的可靠性时，还需要时间的维度考虑，从而通过空间和时间的维度对问题进行考虑。如在评价的时间维度方面，还要考虑历史信息、在线监控信息等等。但是如一味的考虑时间因素，很可能造成与评语集无关的问题。对此，在进行评价中，将不同的设备进行进一步的划分，分为设备信息通信信息和环境信息，并将时间信息贯穿到其中。以保护装置为例，将其评价指标设计为如图2所示。

图1 一级评价指标体系

图2 变电站保护装置评价指标

而本文对指标评价的评语集则设定为：y={正常，注意，导演}。

■3.3 确定隶属度

对上述的指标进行分类，并大致可以划分为三类：一类是越大越好，包括可用度、距定检时间；一类是越小越好，包括通道告警、GOOSE延时；一类是中间型，如环境温度、电源电压等等。而确定隶属度的目的，就是要构建模糊关系矩阵。对此，选择三角分布和梯形矩阵隶属度分布函数的方式确定不同指标的隶属度，进而得到如图3所示的隶属度函数。

图3 隶属函数

■3.4 实例计算

为验证上述方案在继电保护可靠性评价的准确性，以某变电站继电保护装置实时监测数据作为基础数据，并结合模糊关系矩阵的计算，可以得到如下的结果。

同时采用层次分析法对指标的权重进行计算，进而可以得到设备信息、环境信息和通信信息的综合评价结果。

同理，根据上述的方法可以得到二级指标评价因素，并最红得到综合评价结果。

由此，根据上述的评语集看出，在该变电系统中的继电保护系统处在正常运行的状态，基本可以保证整体的稳定运行。

4.结束语

总之，对于变电站继电保护来讲，其运行的可靠性直接决定了整体运行的质量。本文针对继电保护可靠性问题，结合模糊综合评价方法，通过构建模糊关系矩阵和权重计算的方式，对其进行整体评价，最终得到变电站继电保护系统整体运行的可靠性。由此，通过研究为当前继电保护的可靠性提供了一种可用方法，也为可靠性的评估提供了新的参考。

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