智能变电站继电保护系统可靠性研究邵振洲

智能变电站继电保护系统可靠性研究邵振洲

邵振洲

国网江苏省电力有限公司靖江市供电分公司214500

摘要：随着我国经济水平的提升，电力行业的发展呈现出繁荣态势，社会对于电力资源的需求量逐年增大，保障电力系统运行的安全性与稳定性，成了当前电网企业的重要工作。智能变电站的应用，满足了社会当前的用电需求，使得电力生产的可靠性大大增强。继电保护系统是智能变电站中的关键组成部分，只有加强继电保护系统可靠性的研究，才能够保障电力系统运行的安全性与稳定性，促进我国电网建设的不断发展。本文将通过分析智能变电站继电保护系统的组成，探索智能变电站继电保护系统可靠性提升途径。

关键词：智能变电站；继电保护系统；可靠性

在我国的现代化建设过程中，智能电网的建设是一项至关重要的工程，能够为我国社会生产生活提供优质的电力资源，促进社会的不断发展与进步。智能电网的建设，还能够提升资源的利用率，实现生产效率和质量的同步提升，有助于促进我国经济的可持续发展。在传统的电力系统中，存在着能耗大、效率低等问题，不能够适应当前社会的发展特点。因此，应该加强电网的智能化建设，降低能耗实现绿色生产的同时，提升企业的生产效率，为现代化建设注入源源不断的活力。智能变电站由自动化系统、智能管理控制系统和通信网络系统组成，其继电保护系统的可靠性，是关系到整个智能变电站运行安全性的关键点。因此，应该对继电保护系统的组成及可靠性进行深入分析，以探索其可靠性的提升方法。

一、智能变电站继电保护系统的基本内容

母联、主变保护、母线和线路，是保护系统的主要组成部分，为了提升智能变电站继电保护系统的可靠性，应用了双重配置模式。为了保障网络中采样和跳闸信号传输的稳定性与流畅性，通常会使用PRP。智能变电站继电保护系统可靠性的提升，有赖于系统冗余度的合理控制。交换机、互感器、保护装置和合并单元等，是保护系统的主要构成【1】。测量准确、数字化、无磁饱和、安全性高、经济且便捷，是电子式互感器的主要特点，有源型电子式互感器和无源型电子式互感器，是电子式互感器的两种主要类型。实时监控断路器的功能由智能终端实现，能够对检测数据进行有效获取，实现设备状态的检修，及时发现存在于智能变电站继电保护系统中的故障，有助于工作人员采取具有针对性的解决措施。

二、智能变电站继电保护系统可靠性分析

（一）主变保护

主变保护在连接时采用组网连接，保护跨接GOOSE双网，指令的传递也能够通过GOOSE网络完成。传输采样信息的过程中，根据ICE61850-9-2协议能够利用SV网络实现。不交化和最小路集法是进行主变保护可靠性计算的有效方式，将元件工作概率代入公式中，就能够实现可靠性的计算，方便高效。

（二）线路保护

在太网通信中能够实现模拟量与开关量的获取，这是线路保护装置和传统装置的主要区别，在此过程中采用SV接口，GOOSE口应用于开光量的获取中，并且同一个GOOSE口应用于开关量和跳闸中。在线路两端数字化站的应用，能够通过线路保护的设置有效实现，与传统线路保护进行协调工作，提升整个智能变电站继电保护系统的可靠性。

（三）母线保护

刀闸位置向母线保护装置传送时，需要利用GOOSE网络，这是母线保护中的关键内容【2】。合并单元数据向母线装置传送，这是采样值组网中的主要形式。保护与合并单元之间的连接通过组网实现，采样操作在ICE61850-9-2协议中以SV网络实现。可靠性函数是进行母线保护可靠性计算的关键点，这就需要利用不交化和最小路集法，借助于框图完成。还应该将最小路算法结果与串并联算法结果进行比较，不断提升智能变电站继电保护系统的可靠性。

三、智能变电站继电保护系统可靠性提升途径

（一）环行网络结构母线保护的可靠性

首先，应该制定合理性组网方案。环行网络结构虽然在网络延时方面存在一定弱势，且成本不易控制，但是能够切实提升智能变电站继电保护系统的可靠性。分析母线保护组网模式，刀闸位置向母线保护装置传送时，主要是利用了GOOSE网络。母线保护装置获取合并单元的相关信息，通过采样值组网的方式能够有效实现。报文流量会影响母线保护装置的性能，在合理选择合并单元数量的前提下，应该将报文流量控制在100M，以保障组网方案的科学性与合理性。

其次，应该采用最小路集节点遍历法。精确计算最小路可以通过采用节点遍历法实现，节点输入后根据线路状况，逐一访问所有结点，所有路径的有效记录在输出结点被访问时完成。

最后，应该对可靠性进行计算。可靠性函数的计算，能够通过节点遍历法及最小路集实现。因此，可靠性的计算，只需将故障率输入在函数中即可完成。

（二）以太网冗余性控制

为了有效控制智能变电站继电保护系统，需要利用网络模型的第二层-数据链路层技术。为了能够实现数据源PAUSE命令的控制，可以利用其全双工模式实现停止发送的操作，还能够有效控制数据输入及输出数据流量，有效解决数据遗失的问题。为了能够在网络阻塞时实现传送数据的优先级控制，可以利用优先排队技术。为了能够在不同虚拟局域网中进行IED的划分，可以采用虚拟局域网技术。为了实现结构收敛时间的缩短，可以利用快速生成协议。

星型、环型和线型结构，是网络构架的三种主要形式。等待时间较短，是星型结构的主要特点，两个交换机之间IED信息的交互能够通过两跨实现，星型结构能够在通信要求较高的网络中发挥其巨大优势【3】。但是，由于冗余度不足是星型结构的主要弊端，这就会导致故障时IED信息的丢失，影响智能变电站继电保护系统的可靠性。为所有连接点故障提供冗余，是环型结构的主要优势，能够实现信息的随时传送，消耗全部宽带。应用交换机检测环路时需要利用生成树协议，保障了信息流动的有序性。线型结构的冗余度也不能够满足智能变电站继电保护系统可靠性要求。

（三）智能变电站继电保护系统异常处理

对于智能变电站继电保护系统的异常状况进行处理，也是提升其可靠性的重要途径。应该对异常信号和正常信息进行深入分析，有效诊断系统故障，促进异常设备的及时维修。当异常状况出现在交流采样的过程中时，首先应该判断异常状况的类型，区分数据错误与数据跳变；其次应该检查采集程序的缺陷状况、插件芯片的损坏状况、软件配置状况和数据处理单元的工作状况。在异常检查和诊断的过程中，需要构建智能化分析和测试系统，这就需要重视典型故障特征状态量的分析工作【4】。智能化分析和测试系统的构建，能够自动分析设备故障，有助于工作人员根据分析数据采取针对性维护措施，实现智能变电站继电保护系统可靠性的提升。

结语

在当前社会生产生活中，电力资源的重要性越来越突出，智能变电站继电保护系统的建设，是当前智能电网中的关键项目，只有不断提升智能变电站继电保护系统的可靠性，才能够保障电力输送的质量。不交化和最小集路法，是计算智能变电站继电保护系统可靠性的有效方法，实现系统冗余度的有效提升，是提升系统可靠性的关键途径。在进行智能变电站继电保护系统可靠性提升的过程中，应该对变电站的生产实际情况进行分析，保障可靠性提升方案的合理性与实效性。

参考文献：

[1]张尚然.智能变电站继电保护可靠性研究[D].贵州大学,2017.

[2]万林豪.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].科技与创新,2016(13):126+128.

[3]于静.智能变电站继电保护系统可靠性研究[J].电力安全技术,2016,18(04):38-41.

[4]谷磊.智能变电站继电保护可靠性研究[D].广东工业大学,2014.