智能变电站继电保护系统可靠性分析

智能变电站继电保护系统可靠性分析

王砺寒

国网内蒙古东部电力有限公司赤峰供电公司 内蒙古赤峰市 024000

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。文中对智能变电站继电保护系统可靠性进行了分析。

关键词：智能变电站；继电保护；可靠性分析

一、智能变电站继电保护系统概述

1.1智能变电站基本概念

智能化变电站是在传统的变电系统的基础上发展出来的新型变电站。其在建设过程中采用的是数字化处理，如信息的采集、处理、输出等，利用数字化处理技术实现了通信的网络化，同时也可使电力设备具有智能化性能，可以实现自动化的运行，具有统一的通信模型。智能化变电站打破了传统变电站的缺点，为用户提供安全、高效、可持续的电力。

1.2智能变电站继电保护特点

智能变电站的出现对于智能电网的建设有着重要意义，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，不断引入新的技术和工艺，能够满足智能变电站的需求。但是，在智能变电站继电保护装置运行过程中，其灵活性较高，要调试的线路和设备也非常多，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、如何提高智能变电站继电保护系统的可靠性

2.1为了提高继电保护系统的性能，要采用数字化

由于继电保护系统提高了互感器的传输性能，所以出现互感器故障的机率减少了，很少出现互感器饱和、二次回路断线和接地等问题。继电保护系统的信息传输更加真实准确，同时也提高了继电保护装置的性能。

2.2保护变压器的配置

在智能化电力系统中，每条线路是有固定的电压限度的电压必须稳定，过高或过低都会影响线路的正常运行，变压器系统可以有效的调节电路中的控制电压，变压器是智能变电站进行配电保护的重要设施。在变压器装置发挥其配电保护功能时，一般会采用分布式的配置方式，采用这种方式可以实现差动式的继电保护，变压器装置同时也需要进行后备保护所以配置必须采用集中式。同时对于非电量，可以采用独立安装法实现继电保护，采用独立安装法时，断路器与电缆相连接。

2.3对于由于限定延时产生的过流电，进行继电保护

智能变电站处于正常运模式下，有时会受到外部因素的影响，产生断路的现象，同时出现过负荷的电流。如果电流出现过负荷，过负荷电流与正常电流没有较大的差别，如果变电站系统出现了外部故障过负荷电流使电路发生跳闸现象，继电保护系统的可靠性就会受到影响。针对过流电的情况，可以采用电压限定延时的方法，采用这种方法会没出各个线路中通过电流量的准确值，如果电路中出现了过负荷电流，相关系统就会自动收到警告和自动保护指令，保证了继电保护系统的可靠性。

2.4线路保护装置

线路保护装置的主要功能是对电力系统进行保护，采用的保护方式是纵联差动。线路保护装置的保护方法采用集中式和后备式两种不论采用哪种保护方法，都可以在第一时间处理线路保护装置中出现的问题，使各项功能可以正常安全运行，对线路保护装置进行保护，可以对电力系统中各电压间隔进行保护和控制，同时也可以实现测量控制、保护、通信等其他功能。线路保护装置同时也可以为其他装置提供完善的配电线路保护方案，如变电站、发电厂等，这些保护装置的存在保证了电力系统的安全运行，配电保护功能更加具有可靠性。

三、提升可靠性的措施

3.1太网冗余法

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。

3.2环形网络结构法

在环形网络结构法之中，刀闹位置信信息经由各间隔智能终端提供，然后通过网络将信息传递到母差保护装置。根据采样值组网方式，各间隔合并单元的数据同样传输到母差保护的装置上。母差保护动作的出口信息，发送给各间隔智能终端之后，母差保护装置的容量会受到限制，主要原因是网络报文流量的大小不定。有的时候，过程层的交换机会承担较大量的报文，单台的交换机接入的单元信息数量严重超出就会导致其可靠性较低。为了解决这个问题，可以将装置或者交换机的光纤口进行设置。单口同时接入的合并单元数量不应该过度，使用多交换机分担带宽的方法可以接收更多的间隔采样，采用千兆的交换机这种方法也可以。

四、提高继电保护系统可靠性的措施和建议

4.1过程层中的继电保护

在过程层中，要实现迅速跳闸的功能，这是系统性的功能，要保护母线、变压器、线路等装置，通过保护降低了电网的运行风险，保证了调试系统的安全性，所以必须要掌握过程层的保护功能，尽量的减少系统保护设置。如果主保护系统中出现了不大的波动，如果电力系统运行出现了变化，主保护定值一般不会轻易变化，从而保证了电力系统的稳定运行。很多设备都是一次性使用设备，对开关进行设计时要与硬件进行分离，相对独立的完成保护功能，这样可以有效的保护母线和输电线路，对断路器进行连接时，有关的数据可以将电压进行串联。

4.2间隔层的继电保护

在智能变电站的继电保护系统中，要应用双重化配置，如果配置后备保护系统，会实现后备设备的保护功能以及失灵的保护功能，对于相连线路和对端的母线也可以进行保护，基于后备设备电流，要正确判断电网运行中出现的问题和故障从而可以制定比较有效的防跳闸策略。对间隔层进行继电保护，也可以实现电压的等级集中配置，在继电保护技术中适当的进行调整，要根据电网运行的实际情况来进行调整。

4.3策划发展方向

现在越来越多的电力系统在应用智能变电站，智能变电站在电力系统的发展历程中具有良好的发展前景，智能变电站要发挥智能化和自动化的运行要求，必须要重视继电保护系统性能的改进和提高，继电保护系统实现了信息化和智能化，才能保证智能变电站的正常运行。电网如果可以正常运行，在此基础上，继电保护系统要更加完善其智能化和信息化，在继电保护系统中要充分的应用现代化的电力科学技术为了实现继电保护装置的智能化水平，可充分应用计算机技术的高性能。同时继电保护装置要准确的进行数据发送和采用，要逐步实现继电保护网络化的功能，继电保护中的出口跳闸等信息传递通过网络来传递后，继电保护的传输功能会大大提高。

结语：

总之，对智能变电站的继电保护元件的可靠性评估参数的研究，得到的结果是智能站保护系统的主变保护，采用间隔型进行了系统的可靠性和结构性以及连接性的论证后，最终使用了直采直跳的模式，综合考虑了母线保护的设备和系统结构的因素，可靠性发生了变化，因此在保护系统上不依赖外部对时源提高进行系统的保护是合理和必要的。

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]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，2016，04：38-41.

[3]吕微.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].中国新技术新产品，2016，17：45-46.