智能变电站继电保护系统可靠性分析

摘要：智能电网相对于传统的电网来说，能够进一步实现电能的传输、管控一体化、自动化，智能电网具有安全、环保、高效等优势，为建设好智能电网，首先需要建设的就是智能变电站，智能变电站的建设是构建智能电网的基础，是智能电网“电力流、信息流、业务流”的汇集点，与此同时，继电保护系统又是使得智能电网高效运行的保障，也就意味着只有智能变电站继电保护系统的可靠性得到了保障，智能电网的目标才能够实现。

关键词：变电站;继电保护;特点;可靠性

一、智能变电站的概念和特点

1.1 智能变电站的概念

在智能变电站的建设过程中，现在采用的都是数字化处理，如信息的采集、处理、输出等，数字化处理可以实现通信的网络化，同时也可以使电力设备具有智能化性能，可以实现自动化运行，具有统一的通信模型。智能变电站与传统意义上的变电站是有本质区别的，智能变电站的主要特点是智能化和网络化，由于自动化程度高，所以降低了建设成本。智能变电站改善了变电站的互感器饱和，同时也改善了传统变电站交直流串扰和电磁兼容问题，因为在智能变电站中引用了智能断路器、光电互感器和光缆。

1.2 智能变电站继电保护特点

建设智能电网，智能变电站的出现具有决定性的意义，引入智能变电站可以减少电力系统的运行成本。做为智能变电站中的关键环节，继电保护非常重要，传统的继电保护模式无法满足智能变电站的运行要求，必须要引入新的技术和工艺才能满足智能变电站的需求。智能变电站需要特殊的继电保护装置，改进的继电保护装置拓展了数据的提供途径，随之的设备安装和维护技术也有了一定的改进，操作继电保护装置的工程技术人员也要不断提高相关的专业知识。智能变电站的继电保护装置具有更强的灵活性，要调试非常多的线路和设备，要掌握主要的调试操作要点，工程技术人员必须要熟练掌握继电保护装置的特点，要对其内部结构和原理进行了解，出现的状况也要采用正确的调试方式，只有这样才能保证继电保护装置的正常运行，继电保护装置运行正常了，智能变电站才能正常运行。

二、智能变电站继电保护系统可靠性分析

2.1 变压器配置保护

在电力系统配电过程中，变电站输送功率的额度是限定的，只有将电压保持在电压范围内，电力系统才能正常运转，如果配电过程中变电站的有功出现不足或者过载的情况，将会在很大程度上影响到系统的稳定运行。所以，对整个变电站继电保护系统而言，变压器系统必须要重点保护。如果说变压器系统不能正常工作，整个继电保护系统也就发挥不了它应该有的功效及作用。因此，变压器系统的安全性如果得到保障，那整个继电保护系统的可靠性也就得到了保证。如果要增强继电保护系统的可靠性，在变电站配电的过程中，配置变压器的时候，可以采取分布式的方法进行，如此一来能够使变压器系统的压力得以一定程度上的分散，避免在电力调节的过程中由于变压器承受压力过大而出现一些问题，比如容量不足、过载等情况。而在继电保护系统的后期配置过程中，需要与集中式配置方法相结合来降低系统的复杂性，使变压器的继电保护功能得以实现，从而使变电站继电保护系统的可靠性得以提升。

2.2 母线配置保护

通常来说，母线保护通常包括母线差动保护和开关失灵保护。当母线保护范围内出现短路接地故障，母线上流进流出的电流不平衡时，母线保护把所在母线的元件都断开，达到隔离故障的目的。智能变电站的母线保护配置一般如下，母线保护各个元件的电流取自各个间隔的合并单元，通过SV网交换机进行信息交互，母线电压来自母线母线合并单元。各个间隔的起失灵回路通过GOOSE交换机进行信息交互。当母差保护或失灵保护动作时跳开所在母线的各个元件，跳闸信号通过GOOSE交换机将跳闸信息传至各个间隔的智能终端进行跳闸。像此类保护多元件之间网采网跳方式保护配置，光交换机的运行状态和寿命是继电保护系统可靠性最大的影响因素之一。

2.3 继电保护系统的线路保护

线路的保护对于继电保护系统的可靠性而言十分重要。传统变电站继电保护系统中，虽然在线路保护方面效果比较明显，但是安全隐患仍然存在。而智能变电站继电保护系统中，通过采取纵联差动的保护方式能够在很大程度上使继电保护系统的可靠性得以保证。并且无论是采用后备式还是集中式，如果配置合理，均能够使继电保护系统的功能得以发挥。在继电保护系统中，线路本身能够对通道进行连接，在智能变电站继电保护系统中，在保护线路的同时也能够检测整个电力系统的运行情况，所以对线路的保护能够在很大程度上提高继电保护系统可靠性。而通过采取纵联差动的保护方式也是对继电保护系统可靠性进行提高的一个重要举措。

三、提高智能变电站继电保护系统可靠性措施

3.1过程层中的继电保护

过程层的系统性作用主要方式是通过快速跳闸的方式，实现了对变压器、线路以及母线等装置的保护，调试系统更加安全，运行电网大大降低了风险。为了对系統尽可能地减少装置保护，就要更加注意对过程层的保护，研究其功能。若电力系统的运行有了异常，而主要的保护系统却没有很大的变化，一般主保护的定值还是固定不变的，使电力系统运行更加稳定。由于多数设备属于一次性的设备，当设计开关时，要注意与硬件区别开来，让其单独完成保护作用的发挥，在输电线路以及母线保护上更加有效可靠。

3.2间隔层中的继电保护

在智能变电站中，继电保护可以利用双重化配置的方式，对后备保护系统进行集中配置。变电站的开关以及后备若失灵，就可以启用后备保护系统，保护了对端母线以及相连区域间的相邻线路，进一步通过后备的设备电流，判断出电网运行出现的故障，做出行之有效的跳闸决策。值得注意的是，为了使电网稳定运行，变电站中所有运行方式，要及时调整技术，配置上采用等级集中制。在分析变电站电网系统前，要设定运行方案，选出最合适的方案，智能变电站就实现了继电保护。

3.3环形网络结构法

环形网络结构法就是间隔智能终端会提供信息，母差保护装置就会接受到来自网络传递的信息。如果使用采样值组网，母差保护装置同样会接收到经过合并后的间隔数据。当母差保护动作将出口信息发送给各间隔智能终端后，由于网络报文的流量的大小是不确定，就会限制住母差保护装置容纳量。由于过程层的交换机要承担比较多的报文，但是每一台的交换机接入的单元信息数量已经超出，这就使可靠性降低。为此，就要设置交换机的光纤口或装置。值得注意的是，同时接入单口时要限制合并单元的数量，为了接受更多的间隔采样可以用千兆的交换机或对多交换机进行分担带宽。

四、结语

随着时代的发展和社会的进步，对电力资源的需求持续增加，与此同时，人们对供电的稳定性也提出了更高的要求，智能变电站应运而生，虽然与传统变电站相比，智能变电站有很多优势，但由于采用了大量的新设备和新技术，也给继电保护工作带来了诸多挑战，这就要求工作人员自身要不断学习，高度重视继电保护工作，推动我国智能变电站更好更快发展。

参考文献：

[1]王超，王慧芳，张弛，刘玮，李一泉，何奔腾.数字化变电站继电保护系统的可靠性建模研究[J].电力系统保护与控制，2013（03）.

[2]张照璇.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].城市建设理论研究（电子版），2015（23）.

作者介绍：

王启东（1992.4.2-）;性别 男;籍贯 广东梅州 民族 汉 学历 大学本科 研究方向 变电站继电保护技术 单位名称：广东电网有限责任公司中山供电局。