智能变电站继电保护系统可靠性分析

【摘 要】随着现代电力系统的发展，对于继电保护的要求将会更高，为此，加强对继电保护可靠性的研究十分必要。本文将对智能变电站继电保护进行分析和研究，并提出提高智能变电站继电保护可靠性的有效对策

【关键词】智能变电站;继电保护;可靠性

智能变电站继电保护的安全可靠运行对智能变电站的安全稳定运行具有重要意义，其可靠性研究也逐步引起学者和工程技术人员的兴趣。在电力系统运行和调度中，继电保护在对电网运行情况进行保护中，主要是对继电器触点上进行使用，对运行元件及整个电力系统等实施保护，这就是所谓的继电保护。在有故障出现在电力系统中时，将系统故障信号在最短的时间内传送到电网监控人员那里，或是把故障设备用自动化技术予以切除，将故障设备对电力系统的损坏上进一步给予消除，或是将对相邻电网的供电影响上予以降低。

1 智能变电站继电保护系统结构

1.1 “直采直跳”模式

“直采直跳”模式下主要包含线路、母线和主变保护系统三种结构，其中保护设备采样和跳闸通过光纤直连实现，仅示意与保护功能相关的光纤链路和部分支路。

1.2 “网采直跳” 模式

在“网采直跳”模式下，有SV 和GOOSE独立组网示意图，也有SV和GOOSE共网模式。

1.3 “直采网跳”模式

“直采网跳”模式下，保护设备直接采样，跳闸通过GOOSE 网络实现。

1.4 “网采网跳”模式

“网采网跳”模式下，保护系统的采样、跳闸均通过网络实现，按SV 和GOOSE 是否共网两种模式考虑。

2 继电保护可靠性原理

可靠性主要是指元件系统等在一定环境、时间范围内，无故障的完成规定功率，主要分为可修复与不可修复两大类，并通过三大指标来衡量其可靠性：一，可靠度，主要是指系统及元件在规定条件之内，在有限时间之内，实现规定功率的概率，是考察一个系统可靠性的重要指标之一;二，可用性，主要是指系统或者其他设备在较长时间之内，能够完成所规定功能的能力，简而言之，就是其系统修复能力，如果系统在出现故障时，能够快速自动修复，是具备较高可靠性的;三，平均失效时间，是指系统在规定的条件下稳定运行到下一次发生故障的平均时间。通过这三个指标，能够真实地反映一个系统的可靠性

3 提高智能变电站继电保护有效措施分析

3.1 过程层中的继电保护

在这个阶段中，需要对迅速跳闸的系统上予以实现，对母线、变压器、输电线路等设备实施保护，进而将电网运行的风险降低下来，对电网调度系统的安全上给予一定的保护，对系统的主要保护功能上要重点的去把握，对系统保护的设备和装置上进行简化。通常来讲，有较小的波动性存在于主保护定值中，在电力系统具体运行发生了变化之后，它也不会改变，对电力系统的稳定运行上能够予以实现。但是因为大量的应用一次设备，在保护中，在设计开关时一定要同硬件分离，对相对的独立性上予以保护，进而对母线的保护和输电线路的保护上予以实现。就相同的输电线路而言，对于独立采样可以利用不同的开关电流给予实现，在调整时用主保护的通信口予以实现，进而综合的把握系统电流。可以用一个多端的线路保护来定义智能变电站中的变压器保护和母线保护，在对站内保护装置同步采样进行实现中，也要对线路保护的同步采样解决方式上进行使用。在采样时，在变电站主站采样的基础上，实施调整，对采样数据的适用性和可靠性上予以保证。

3.2 间隔层中的继电保护

需要将双重化配置应用到变电站的继电保护中，集中的配置后备保护，后备保护系统将后备设备的保护和开关失灵的保护为变电站提供出来，同时，还需要保护相邻范围内的相连线路和对端的母线，在后备设备电流的基础上对电网运行的问题和故障上进行判断，进而将有效的跳闸策略制定出来。此外，将等级集中配置在全站的全部电压中予以实现，对技术上以便实施的进行调整，对电网运行的具体情况上予以适应。并且，可以在电网运行具体情况的基础上，将几套运行方案事先设定出来，进而有效的分析站内的电网系统，将最佳的运行方案选择出来，对智能变电站的继电保护上予以实现。

3.3 以太网冗余性

增加系统冗余性能够有效确保变电站继电保护系统的安全、可靠运行，主要通过两个途径能够实现目标。一方面：以太网交换机中的数据链路层技术为实现变电站自动化实时监控提供了支持和帮助，通过利用多种模式，能够实现不同的目标。

另一方面，网络架构需求，网络架构需求是由三个基础网络构成的，实现提高变电站继电保护系统可靠性目的。首先，总线结构，总线结构通过交换机实现数据信息传送任务，能够有效减少接线，但是，相比较而言，其冗余度较差，在使用过程中，需要延长时间来增加其敏感度以达到目的;其次，环形结构，与总线结构类似，其环路上的任意一点都能够提供不同程度的冗余，将其与以太网交换机有机结合，能够出现管理交换机，也就是生成树协议，这种结构能够为继电系统运行提供物理中断的冗余度，并将网络重构控制在一定时间范围内，然而，环形结构在使用过程中存在的弊端主要是收敛时间问题，收敛时间较长，无法快速完成任务，影响系统重构;最后，星型结构，星型结构是一种等待时间较短的结构，比较适用于较高场合，没有冗余度，但是，如果主交换机在运行过程中，出现故障，会影响信息传送，相比之下，其可靠性较低，不建议推广和普及。因此，变电站在选择继电保护系统网络构架时，需要结合自身实际情况，比较优势和缺点，选择合适的网络架构，提高继电保护系统可靠性。

3.4 环形结构母线保护可靠性

环形结构作为可靠性较高的结构，将其运用到母线保护装置中具有十分重要的意义。通过分析，并采取最小路节点历法计算可知，传统结构的母线保护可靠性较低，环形网络结构母线保护可靠性能够满足继电保护系统可靠性要求，各项指标有明显提升，另外，环形结构对元件损害较小，能够大大提高继电系统安全、可靠性。在变电站继电保护系统母线保护装置中融入环形结构能够实现继电保护系统可靠运行的目标。

4 相关要求分析

首先，不断变化的工作内容。较长时间以来，对电网中变电站二次系统的维护和调试上进行管辖是继电保护的主要工作，因为有模拟量电路建设存在于二次回路中，所以，二次回路的运行维护成为了继电保护重心，当前通信网络已经取代了二次回路，对整个保护系统可靠性的保护成为了继电保护工作的主要内容，为了对变化上予以适应。首先，规定装置设备厂家要将细致的资料提供出来，特别是技术层面的;其次，对于设备的运行特点在智能继电保护中不断挖掘出来。在归纳总结的前提下，将新规范和新标准制定出来。

其次，提升工作人员业务水平。在具体工作中发现，网络化是当前继电保护的主要发展方向，并且，数字化信息交互在继电保护中已经实现，因此对于智能化继电保护中的一些最新操作规定和原理上继电保护人员必须要进行熟悉，此外，对规范中的通信技术规定上他们也应该扎实的进行掌握。所以，在这样的背景下，对于计算机技术、通信技术和电气技术等方面的原理和技巧继电保护工作人员必须要有效的进行掌握，不断将自己打造成复合型人才，以适应智能化继电保护工作的需要。

5 结语

变电站继电保护系统可靠运行对整个电网具有十分重要的意义和作用，是确保电力系统安全、可靠供电的前提条件。为了能够有效提高变电站继电保护系统可靠性，就需要电力部门及工作人员，在工作中要不断地积累经验，不断地充实自己，对当前高新技术进行学习与掌握，进而推动我国智能电网继电保护工作向着合理化、科学化的方向迈进。

参考文献：

[1]侯伟宏.数字化变电站系统可靠性与可用性研究[J].电力系统运行与控制，2010.