智能变电站继电保护系统可靠性研究闫金伦

智能变电站继电保护系统可靠性研究闫金伦

闫金伦于洋张爱红

（国网新疆电力公司巴州供电公司新疆库尔勒841000）

摘要：近年来，随着我国经济的持续性发展以及智能时代的到来，使得社会生活与生产的用电量都在不断增加，这对于供电系统的可靠性和稳定性都提出更高的要求，智能变电站就成为主要的电网建设趋势。智能变电站是基于传统的继电保护装置作为基础，通过信息化技术的运用，就可以实现智能化的运行，进而满足继电保护装置运行可靠性的要求，确保电力系统本身的稳定性。本文主要对智能变电站继电保护可靠性进行了分析研究。

关键词：智能变电站；继电保护系统；可靠性；研究

引言

智能变电站的继电保护系统逐渐引起技术人员的关注，继电保护系统能够安全运行对智能变电站的运行意义重大，对继电保护系统的研究主要依据可靠性评估模型和对系统的可靠性分析，利用框架图和矩阵法建立可靠性的模型，通过对智能变电站的保护系统进行分析可以发现系统的结构特点，通过模型进行分析可以优化系统的设计。

1智能化变电站的概述

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。是由电子式互感器和开关等智能化一次设备，经过间隔层、过程层、站控层等网络化二次设备分层，按照IEC61850通信规范构建的能够实现电气设备信息共享的现代化变电站。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。智能化变电站的基本框架主要是三层两网、运行机制、组织形态以及网络同步对时系统。智能变电站实现了电力系统的数字化、智能化、信息化。通信以及信息数据的采集可以同时进行，保证了电力系统的安全正常运行。继电保护基本框架的设定可以为电力的运行提供准确地数据以及信息，利于电力的正常运行。运行机制、组织形态以及网络同步对时系统可以提高企业的工作效率，这些工作的同时进行对计算机的要求越来越高，电力企业对不论在计算机或者是信息化方面也有很先进的设备。智能变电站主要有三个方面的好处：一方面是数据采集实现数字化，智能化变电站在采集数据时可以将数字信息转化成为数据信号，与传统的变电站具有很大的不同。不仅可以为用电系统提供准确地数字还可以将数字应用于其他的用电系统当中，数据的真实性高，也可以应用于一些特殊的领域。第二个好处是系统分层实现分布化，分布系统中的装置可以独立对数据进行处理，更加能够确保数据的真实性，分布式处理使工作更加的清晰明了，每个人有每个人的工作，即可以对员工实现更加有效地考核，工作也能够高效的进行。第三个好处是变电站信息实现网络化、交互化。智能化变电系统的最大优势就是可以实现电力信息数字化和系统信息自动化传输，可以使信息在系统内部进行传输，供系统内部使用。信息在系统内部之间的使用保证各个系统的正常运行。更有利于变电站的工作。并且数据内部之间的流通使用也可以相应的减少公司的运行成本以及信息的准确性。

2继电保护可靠性原理

可靠性在其中主要是指元件系统等在一个特定的环境和实践当中，无故障的完成功率，其主要可以分为可修复和不可修复两大类，此外也可以通过三大指标来判定设备运行的可靠性。可靠性一般是指系统和元件在特定的功能下运行的实际能力，这也是判断一个系统设备是否可靠的一个非常关键的指标。其二就是可用性，可用性通常是指系统或者其他的设备在稳定运行的情况下能够完成规定功能的能力，也就是我们通常所说的系统修复能力。若系统运行的过程中出现了比较严重的故障，系统可自动恢复，因此其也具备非常高的可靠性。其三是平均失效的时间，这一指标主要是指系统在规定的时间和规定的条件下稳定运行到下一次故障出现的平均时间长度，一般而言，通过以上三个指标来充分反映系统的可靠性和有效性。

3提高智能变电站继电保护系统可靠性措施

3.1过程层中的继电保护

该继电保护阶段对迅速跳闸的系统性功能的实现，主要对母线、变压器、输电线路等设备进行保护，进而为电网调度系统提供一定程度的保护。对于电力系统的运行发生变化后，主保护定值中存在的较小波动性不会随之改变，可实现电力系统的稳定运行。一次性设备的大量应用保护要求开关设计须同硬件分离，实现一定独立性的保护，进而对母线和输电线路进行一定程度的保护。相同的输电线路中的独立采样可通过不同的开关电流达到目的，利用主保护通信口可进行调整，并进一步对系统电流进行综合把握。智能变电站中变压器和母线的保护，可用多端线路保护进行定义，并应用于站内保护装置同步采样的解决方式。对变电站主站采样中进行同步调整，增强采样数据的适用性，提高采样数据的可靠性。

3.2间隔层中的继电保护

可将双重化配置运用到变电站的继电保护之中，集中配置后备保护。后备保护系统需为变电站的后备和开关失灵提供保护，并为相邻区域内的相连线路和对端母线提供保护，判断后备设备电流下的电网运行问题和故障，进一步制定出有效的跳闸策略。全站的所有电压中须运用等级集中配置，并在技术上进行一定调整，以适用电网运行。此时可先设定出运行方案，对站内电网系统进行分析，筛选出最佳方案，以实现智能变电站的继电保护。

3.3以太网冗余性

增加系统冗余性实现方式有两种：第一，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。第二，通过网络架构需求实现。网络架构由总线结构、环型结构、星型结构三个基础网络构成。总线结构是利用交换机进行数据信息的传送，可减少接线，但冗余度交差，实际使用时，须通过延长时间以增加敏感度；环型结构类似于总线结构，环路上的每个点都可提供不同程度的冗余，而与以太网交换机结合后，可生成树协议，在继电系统运行中可提供物理中断的冗余度，使网络重构控制在一定时间范围内。使用环型结构主要存在的是收敛时间较长的问题进而对系统重构造成影响；星型结构等待的时间较短，适合较高场合，不存在冗余度。但是一旦主交换机在运行中出现故障，会对信息传送造成影响，此种结构可靠性较低，并不适合普及。继电保护系统网络构架的选择应结合自身实际情况进行优缺点的综合对比，保障机电系统的可靠性。

3.4环形结构母线保护可靠性

经过最小路节点历法计算和分析可知，母线保护装置中采用可靠性较高的母线结构的可靠性要远高于传统母线保护，各项指标也有了明显的提升。加之，环型结构对原件伤害较小，使得环型结构的融入提高了继电保护的安全性。

结语

综上所述，对电力行业的发展和变化而言，保证继电保护工作的质量和水平是一个十分关键的环节，当前，人们的生活和生产对电力的要求越来越高，我国电力系统在建设和发展的过程中也要重视继电保护技术的创新和完善，充分利用数字化技术，建立一个高智能化的变电站，进而能够更好地满足人们生产生活中对电力的需要。在未来的很长一段时间内，电力系统必须要将继电保护作为工作中的重中之重，加大建设的力度，进而更好地体现变电站功能，促进电力行业的健康发展。

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