智能变电站继电保护可靠性探析刘翔

智能变电站继电保护可靠性探析刘翔

刘翔

(国网山西省电力公司忻州供电公司检修公司二次运检山西忻州034000)

摘要：智能变电站的继电保护的可靠性运行对于智能变电站的意义重大。近年来学术界和企业都在这方面加强了研究力度，得到了众多的研究成果。目前来看主要的研究的成果包括了可靠性评估模型、系统可靠性分析等方法，采用了可靠性矩阵分析和框图分析等方法。在可靠性的模型的基础上设立了可靠性系统的评价体系，针对智能变电站的保护系统的不同过程的结构层次的特点展开了分析，定性地分析了智能保护系统的可靠性和经济性。

关键词：智能变电站；继电保护；可靠性分析

引言

通过网络技术，智能变电站就能够做到电力信息合理的采集与处理，将原本变电站一体化的运行模式改变，利用一次设备和二次设备的协调运行，就能够提高系统的运行效率，降低电力系统运行成本。在运用智能变电站继电保护装置的时候，还需要对继电保护的可靠性与实时性加以分析，这样才能满足电能质量的提高，确保变电站运行的稳定性。

1继电保护系统的结构

智能变电站的继电保护系统包含八个功能各模块，具体有传输介质、互感器、合并单元、交换机、保护单元、智能终端、断路器和同步时钟源。信息数字化和通信网络化是智能变电站的两大特点，以往的变电站的连接方式是通过点对点对互感器和断路器等保护元件进行连接，现今的连接加入了更多的保护元件，通过合并单元将互感器采集到的数据进行汇集，对格式进行处理，然后将数据帧传给交换机。智能终端主要应用于一次设备的功能体现，智能终端可以将断路器的动作进行控制，将断路器采集到的信息传递给保护单元[1]。交换机成为二次设备与合并单元的信息传递平台，弃用了传统的二次电缆，系统设备之间就此形成了信息共享模式，为了准确的了解断路器记录时间发僧的时间序列，为变电站配备同步时钟源，使全站的设备统一对时。继电保护系统中必不可少的是通信介质和接口，通信介质对保护系统能否正常运行具有直接的影响，一般情况下通信介质会采用光纤。通过对比发现接口故障和通信故障产生的效果是相同的，由此通信介质的组成部分就包括了接口。

2继电保护可靠性原理

智能变电站的兴起改变了我国传统变电站的弊端，不仅提高了变电的效率，还能有效的节省先关的开支，降低用电成本，最主要的是提高了变电的质量，满足了现阶段社会和人民群众对电力的需求和发展。但是，随着智能变电站的长期使用，也出现了一些问题。因此，加强对智能变电站的继电保护，是目前智能变电站长期使用和发展的当务之急。继电保护的可靠性主要是指其元件系统在一定的环境和时间范围内，能够顺利的完成相关的工作，保证智能变电站的变电效率，顺利的完成规定的功率。继电保护的可靠性主要永三大标准来进行衡量：首先，可靠度，主要是指包括系统在内的，在规定的时间和有限的条件内，实现规定功率的效率和概率，是有效衡量系统可靠性的主要因素之一；其次，实用性。主要是指包括系统在内的其他设备在有效的时间内，能够有效的完成规定的功能的能力，简要来讲就是进行系统修复的能力。在系统出现故障的过程中，如果能够及时的进行修复，极大的提高了智能变电站的变电效率，节省了变电的时间，促进了变电的正常运行，这也是继电保护具备较高的可靠性的原因之一；最后，平均失效的时间。主要是指在系统的有限规定的时间内稳定的运行到下一次的发生故障的平均时间。通过以上的三个指标，能够有效的真实的反应一个系统的可靠性和实用性。

3提升可靠性的措施

3.1太网冗余法

3.1.1太网的控制要求

在IEEE802.3x全双工模式下，通过交换机发出指令使数据源暂停发送，再利用控制数据的输入端和输出端进行数据流量的传递可以避免数据丢失。IEEE802.1p优先排队技术可以使网络在拥堵的情况下，数据进行优先传输。IEEE802.1Q虚拟局域网技术，可以将IED划分到虚拟局域网之中。IEEE802.1w快速生成树协议不像从前的IEEE802.1D生成树协议需要大约一分钟的时间才能重新将发生故障的网络构架定义，这种快速生成树协议可以将时间大大缩减。最后的要求是诊听过滤技术，它允许对GOOSE信息帧进行过滤，然后将信息传递给IED。

3.1.2网络的构架

（1）总线结构。总线结构中的交换机通过端口与其它的交换机相连，上端口的速度一般比IED端口的速度快，系统的最大延时决定了交换机的最大数量，这种结构的接线较少但是冗余度差。（2）环形结构。环形结构的交换机可以形成闭环，对于连接点的故障可以提供足够的冗余度，信息在传递过程中会消耗宽代，应用的内部具有管理交换机，生成树可以发出指令，交换机便检测环路，信息在环路中就不会流动。（3）星型结构。星型结构具有等待的时长较短的特点，主交换机在连接其他交换机的时候系统的等待时间会减少，但是星型结构没有冗余度，在发生故障时就会产生遗失所有的IED信息，从而降低可靠性。

3.2过程层中的继电保护

在过程层中实现对继电进行保护，在这个阶段中，只有在迅速的跳闸系统的基础上才能实现，因此，在对变压器等先关的设备进行保护，降低过程层中的继电保护的风险，并且要对电网的安全进行相关的保护，与此同时，在对系统进行保护的过程中要重点保护其功能的使用，对系统的保护装备上进行有关的简化。但是，由于设备的大量和长时间的使用，在进行过程层中的继电保护中，再设计相应的开关时要保证其与硬件设备相分离，实现相对独立性的保护，只有这样才能对母线等进行有效的保护。针对相同的输出电路而言，这样独立的保护方式可以使用不同的开关和电流即可实现，在进行有效的调整的过程中，应该注重保护通讯口，只有这样才能有效的促进综合电流的控制和使用。与此同时，可以使用一个多段的线路来进行智能变电器中变压器和相关设备的保护，在进=进行队内的保护的过程中也可以使用这种方式来进行保护和解决相关的问题。在采样的过程中，在变电站主要采样的基础上进行，按照相应的施工方案和施工技巧，对其进行有效的调整，保证采样数据的准确和可靠，使其具有很强的使用性，只有这样才是真正实现了过程层中的继电保护。

3.3利用保护电压限定过流电

在运行智能变电站系统的时候，由于外部电流的影响，会导致断路现象发生，所以，很容易出现局部电流负荷过大的问题，进而导致较大的过流电出现，在不改变总体电量的模式下，是很难及时发现问题的。但是，一旦遇到外部的故障，就会有跳闸现象的出现，对继电系统保护的可靠性造成影响。针对这一问题，就可以在智能变电站之中利用保护电压的方式，必要的测量各个线路的总电量以及过电流，这样就会在较大过电流形成的时候，将相应的保护装置启动，并且及时发出警报，这样也能够满足继电保护可靠性的要求。

结束语

通过研究可以发现，与常规站的继电保护系统有所不同的是，智能变电站的继电保护系统的可靠性有下降趋势，智能变电站的线路保护和主变保护问题，可以采用直采直跳的模式，在采用对时源时，不可采用外部对时源，通过详细的分析得出智能变电站继电保护系统的可靠性极其重要。

参考文献：

[1]付洪伟.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2016，02：232-233.

[2]杨民凯，武光升，徐庆忠等.智能变电站继电保护系统可靠性研究[J].环球市场，2016，（15）：141.