智能变电站继电保护系统可靠性分析杜志成

杜志成

摘要：本文首先从智能变电站继电保护理论出发展开论述，然后分析了智能变电站继电保护系统的组成，最后对浅析智能变电站的继电保护的可靠性进行了分析。智能变电站继电保护系统在结构和内涵上不同于传统的变电站，其工作的安全可靠性对智能变电站安全稳定运行具有重要作用。本文阐述了智能变电站继电保护系统结构，对其系统可靠性进行分析，探讨智能继电保护系统的薄弱环节，明确系统元件重要度区分，以为智能化变电站继电保护系统优化设计及运行维护提供借鉴。

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。

一、智能变电站的含义

智能变电站以网络和计算机为载体，实现信息的采集、处理和输出等。智能变电站不仅能够实现通信的网络化，而且也有利于实现设备的智能化和运行管理的自动化等。智能化技术在变电站建设中的应用，不仅提高了我国相关电力企业变电站的服务水平，而且很大程度的降低了变电站的建设成本，实现了经济效益和社会效益的最大化。

二、智能变电站继电保护系统架构

经过分析可知智能变电站继电保护主要由两部分组成，一部分是层次化保护系统，另一部分是一体化监控系统。第一，层次化保护系统主要有站域级的保护与控制、地级的继电保护装置和广域级的保护与控制。其中，低级继电保护主要由智能终端、就地化线路、集成性智能终端等组成。就地化保护可直接与电气连接，其可靠性较高；地域级主要由战域级保护管控和战域保护组成，战域级管控内部保障智能诊断、保信子站、二次状态监测、可视化分析等操作。保护管控不仅仅是一个子系统，而且内部包含着较多的物理设备，可以通过物理设备进行设置，进而提高其可靠性。第二，一体化监控系统可以直接利用管理机得到保护数据。保护与监控MMS均独立，界面管理较清，既可以分开管理，也可以独立管理，可以将其表示为图1所示。

三、智能变电站继电保护可靠性原理分析

所谓的可靠性，就是指元件系统能过在一定的环境范围、时间范围内，无故障的完成规定功率。在实际运行中，主要通过以下3个指标，对智能变电站继电保护可靠性进行衡量：（1）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；（2）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；（3）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。而通过对上述三个指标则可以清楚的对智能变电站继电保护系统的可靠性进行正确的反映，从而采取有效的防护措施。

3.1过流电限定保护

所谓过流电实际上就是电流过载现象，这种现象的出现会导致变电站出现外部电路短路，从而电流负荷压力变大。尽管负荷电流与正常电流在大小上没有太大区别，但是负荷电流极易导致变电站外部出现故障，甚至会导致变电站跳闸，这就会使得变电站继电保护系统的可靠性变低。因此在智能变电站继电保护系统中采用的是严电压限定延时方式，这种方式能够有效的、精准的测量变电站各条变电线路终端电流量，这样就能够确保当过载负荷电流出现能够在第一时间进行处理。而且智能变电站继电保护系统之所以会被称为是智能化的保护系统也是因为在这个保护系统中已经设置了保护措施，就是一旦过载负荷电流出现的时候，系统会自动的向智能终端进行报警，而智能终端也会根据过载负荷电流的实际情况来下达保护命令，这样不仅能够有效解决过载负荷电流可能对整个电力系统产生的严重影响，而且也保证了继电保护系统的可靠性不会降低，甚至会大幅提升。

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环形结构母线保护

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。

3.4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。

四、相关要求分析

首先，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。其次，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。

结束语

智能变电站继电保护系统的出现对于变电站的整体安全性来说是非常关键的，它不仅推动了我国电力行业的整体发展，而且能够保障电力系统在相对安全稳定的状态下运行。所以说随着现代社会的不断发展，科学技术的不断改革与创新，我们有理由相信未来的电力行业将会再上一个台阶。而随着新技术、新设备的应用，通过科学有效的系统配置，继电保护系统的可靠性必然还会再一次得到升级。当然这也需要我们对电力事业再度进行研究和探索，只有不断的深入电力研究，我国的电力行业才会逐渐走向智能化、数字化，才能够真正的实现长期可持续发展。

参考文献

[1]王同文，谢民，孙月琴等.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].电力系统保护与控制，2015（06）：58-66.

[2]廖恒雄.如何提高继电保护安全运行的可靠性[J].科技资讯，2007.

[3]阎忠富.关于智能变电站继电保护的可靠性探索[J].科技视界，2015，16：250.

[4]沙海源.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].精品，2016（2）：60～61.