智能变电站继电保护系统可靠性研究

蔡晓波

摘要：现代社会越来越进步，人们的工作和生活越来越离不开电力的支持。所以对电力的发展和保护问题尤为突出。智能变电站的出现对我国电力事业的发展和社会文明做出了很大贡献，保障了人们生活用电的安全和稳定。其中的继电保护装置更是整个电力系统安全运行的关键部分。在电力系统出现故障时，继电保护装置及时作出反应，对电力系统作出跳闸等保护行为。通过及时作出反应，能够有效降低损失。

关键词：智能变电站;继电保护;系统可靠性

由于电力系统建设的不断完善，供电网络的规模和电压等级不断提高，所以对电力系统的安全性、可靠性提出了更高要求。电力行业为人们提供高质量、安全和经济的电能是当前首要解决的问题，智能电网建设是国家提出的战略布局，智能变电站是把通信网络技术和控制技术进行结合的产物，二次系统在信息传输模式上产生了很大的转变，实现了对变电站运行信息进行采集、测量、保护及控制等功能，可以与电网自动化进行结合，为实现在线分析决策和智能调整提供依据。

1智能化变电站继电保护系统构成

1.1电子式互感器

传统变电站互感器装置采用电磁结构方式，随着光电子技术的发展进步，数字化电气测量装置不断应用到变电站。电子互感器替代了电磁互感器，该互感器会根据是否应用传感头来决定电源，可分为有源和无源两个种类，可以克服传统互感器在使用过程中存在的问题，没有磁饱和现象，从而提高对故障测量的准确程度，使保护装置可以准确地动作，可以保护电力系统的安全运行。光缆取代了原来的电缆，绝缘方式比较简单。此外，电子互感器占用的体积较小，重量较轻，可以输出数字信号，使电站的二次系统实现集中控制，为实现变电站的智能化创造条件，满足了电气计量和智能化发展的要求。不需要采用油质进行绝缘，提高了使用的安全性，避免出现火灾和爆炸事故。

1.2合并单元

合并单元的主要作用是把电子互感器传输过来的数据信息进行组合，采用一致的时间标签和指定的数据传输格式把采集到的数据信息发送到保护控制装置，是过程层级数据传输的重要元器件。合并单元与电子互感器可以实现很好的配合，是过程层关键的电气元件，也是智能变电站重要的环节，并防止互感器和继电保护装置相互间产生复杂的接线，进一步减少了建设成本，可以实现二次设备的数据共享。

1.3交换机

智能变电站应用交换机建立网络平台来实现数据信息交换，取代了传统变电站利用电缆进行数据传输的方式。交换机是通信网络中重要的设备。网络交换技术是数据链路层级的信息技术，实现数据信息帧的转发。传输数据信息时，交换机可以形成可靠的数据渠道，控制网络数据的流量，从而保证数据帧可以实现快速交互，并通过交换地址表使信息在局域网中实现传输。生成树协议的应用，有效解决了交换机不形成环路的问题，防止出现广播风暴，使交换机相互间产生冗余链路，有效提升了智能电站稳定性和安全性。

1.4智能终端

电子式互感器技术的成熟和应用，再结合计算机控制技术，可以实现对变电站断路器运行温度、机构动作情况等的监测;通过对运行数据的采集和处理，可以准确地识别出断路的运行状态;科学安排检修时间，可以做到设备的状态检修，取代了原有的定期检查和预防性试验。智能终端是变电站一次设备的智能控制组件，可以接收和处理继电保护装置传输的跳合闸控制命令，采用断路器装置进行开断。断路器装置上的运行信息可以輸送到监测装置或站控层，工程技术人员采用远程方式了解断路器的实时状态。

2智能变电站继电保护系统可靠性分析

实现对继电保护系统的可靠性分析是对继电保护最基本的要求，要求继电保护不发生误动、不拒动。建立分析模型作为当前对智能变电站继电保护系统可靠性分析的必要环节，主要包括模拟法、解析法两种。所谓继电保护系统的可靠性分析，更加侧重对电力系统安全、稳定运行关键指标的分析，通过加强对智能变电站继电保护系统的智能元件、整体系统进行分析，进而提高继电保护系统的可靠性。要分析继电保护系统的可靠性，既要对整个电力系统的可靠性进行有效评估，又要加强各元件本身的可靠性监控。其中电力系统的可靠性分析包含对可修复系统以及不可修复系统的综合分析，对电力系统的可靠性分析更多的是采用控制的方式进行，以更好地在控制需求的前提下进行必要的继电转化。当前通过控制对智能变电站的继电保护系统可靠性分析的主要包括直采直跳、网采直跳、直采网跳三中形式，实现继电保护装置的安全提升。由于智能变电站的智能电子元件数量较多，因而在继电保护系统中，对电子元件的可靠性分析也显得尤为重要。伴随电子式互感器、智能终端等智能电子设备的使用和引进，导致电力系统的过程层设备更加复杂，对继电保护的可靠性产生的影响也越来越大。通过加强对电子式互感器、合并单元、交换机、智能终端以及同步时钟源等电子元件的日常监测和维护，进一步提升继电保护系统的可靠性。

3智能电站继电保护系统可靠性策略

智能变电站母线保护是断电保护系统的关键环节，母线装置的可靠性会对智能变电站的正常运行带来影响。为提高智能变电站保护系统的可靠性，需要使保护系统具备合理的冗余结构。

3.1变压器继电保护配置

电力系统供电电压是设定好的，如果运行电压值出现波动，会使配电系统正常运行受到影响。智能变电站控制运行电压时，需要采用主变压器来完成。变压器是变电站重要的电力设施，电压的控制采用分布配置的办法来实现，从而起到对变压器的保护，可以采用差动断电保护的措施。保护变压器时，可以采用集中配置的办法，保证继电保护安装可以独立完成，实现对非电量的继电保护功能。断路器和电缆连接完成后，可以把继电保护的性能充分发挥，变压器的可靠性得以显著提升。

3.2可视化技术的运用

为提高智能变电站继电保护可靠性，需要对故障实现有效处理。虽然信息技术得到了巨大进步，但是很多继电保护装置的运行故障监测和处理还采用表格和数据方式。智能变电站引入可视化技术对继电保护装置进行监控是十分必要的，可以实时对继电保护装置运行情况，实现故障预警和运行数据采集。智能变电站运行时可能由于数据信息传输问题而引发故障，所以需要对通信系统错误信息进行全面、系统地排查，以保护继电保护装置。继电保护装置动作时，生成的中间节点文件和故障波形相符。继电保护装置产生运行故障时，需要对中间节点文件形成的数据信息进行准确采集，以全面分析故障，从而确定故障原因。为工程技术人员提供准确的排查记录信息，针对故障情况制定切实可行解决措施。

四、结语

综上所述，随着近年来我国电网建设事业的快速发展，在信息技术深入发展的今天，智能变电站已成为我国电网建设的重要组成部分。为了进一步保障我国智能变电站的安全正常运行，加强继电保护系统的可靠性成为当前建设的重要内容。通过对智能变电站继电保护系统的可靠性进行分析，从硬件系统与软件系统中，采取有效措施增强该系统日常运行的稳定性，进而为我国电力事业的发展提供安全保障。

参考文献：

[1]张尚然.智能变电站继电保护可靠性研究[D].贵州：贵州大学，2017.

[2]费姗姗.智能变电站继电保护可靠性分析[J].黑龙江科学，2017，8（16）：62-63.

[3]张尚然.智能变电站继电保护可靠性研究[D].2017（06）.

[4]何晔，何瑾.智能变电站继电保护系统及可靠性研究[J].数字通信世界，2018（06）.