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

孟凡柱

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摘要：在电力发展过程中，为了有效适应社会发展每个阶段对于电力的不同需求，电力系统需要通过不断引入新的技术来对自身进行优化升级，例如当前被广泛推广建设的智能变电站。但是智能变电站对于继电保护仍然具有比较高的要求，因为继电保护系统作为智能变电站整体架构中重要的组成部分，其可靠性的高低将在很大程度上决定智能变电站运行的稳定以及安全。基于继电保护系统在智能变电站运行过程中的重要性，本文对智能变电站继电保护系统的可靠性进行简单的介绍说明。

关键词：智能变电站；继电保护系统；可靠性

引言

电力系统中非常重要的组成部分就是继电保护系统，继电保护系统不但能够保证电力系统的正常运行，还能消除那些不一定因素带来的影响。简述了智能变电站中的继电保护系统，对提升继电保护系统的稳定性的方法进行相关研究，希望能够为提升继电保护系统稳定性提供一点参考。

1智能变电站继电保护关键元件

智能变电站的一次设备实现了智能化，二次设备实现了网络化，智能化的电子设备以及光纤通讯网络对变电站继电保护产生了深远影响。统一的IEC-61850协议规定智能变电站需采取分层模式，构建了站控层、间隔层、过程层，影响智能变电站继电保护可靠性的关键元件主要是电子式互感器、合并单元、交换机、智能终端、同步时钟源。

电子式互感器的范围比较广，包括了非常规或半常规的互感器，光纤通信可以使电子互感器与智能设备直接通信，电子式互感器没有铁芯，避免了电磁饱和与铁磁谐振，测量更加准确，精确度高，反应迅速，结构相对简单，价格低廉。

合并单元是为了配合互感器与智能设备通讯而产生的，常规变电站保护装置采样是通过二次电缆直接接入电压或电流互感器，再由保护装置内部进行模数转换、采样值计算，智能变电站保护装置直接接收合并单元的数字量。

智能变电站的数据传输是基于SV、GOOSE网络的，交换机搭建的网络可以替代传统电缆，交换机是连接变电站各个智能单元的桥梁，为各元件提供传输通道，并且分配合理的带宽，保证高效的数字量传输。

在常规变电站中，保护装置通过电缆与断路器连接，装置内部插件的出口继电器闭合，断路器可以实现分、合闸，在智能变电站中，保护装置通过GOOSE传输使智能终端收到保护装置跳合闸命令，避免了电缆的使用。

精准统一的时钟源是智能变电站二次设备安全稳定运行不可缺少的条件，应采用GPS或北斗作为基准时钟源，各二次设备有统一时标的采样、控制、信号等。

2智能变电站继电保护系统可靠性分析

2.1系统结构

分析智能变电站继电保护系统的结构，需要对系统装置的可靠性以及与结构之间的关联性进行掌握，以保障在智能变电站运行中继电保护装置可以被有效控制，进而发挥性能。一般而言，智能变电站继电保护系统是在220kV供电跳闸的前提上展开，其可以通过不同形式，完成对智能变电站供电系统的设计。智能变电站继电保护的控制方法为：（1）直采直跳式控制法，通过有效控制接入继电保护装置的光纤，达到整体操控对应电网接线的效果，从而提高对智能变电站的电力控制程度。（2）网采直跳式，通过对继电保护装置中的各开关进行组网控制的方法，做到继电保护能力的整体提升。（3）直采网跳式，其可以应对智能变电站运行受组网控制的情况，通过防止智能控制中出现新改变的方法，按照智能变电站的运行需求进行继电的有效转化。

2.2系统保护元件

在智能变电站继电保护系统当中，都是通过系统保护元件来发挥继电保护的效果。因此，只有做好对智能变电站继电保护系统的元件应用和性能控制，才能完成对系统的继电保护。结合上文提到的系统构成元件，对其可靠性的保障方法为：（1）电子互感器的可靠性分析，是通过优化继电保护装置中各电子互感器的设计，在电磁感应装置的利用下，实现对电子互感器的有效控制，从而提高继电保护的稳定性。（2）合并单元的可靠性分析，则是利用合并单元所具有的信息传输能力来进行继电保护装置的有效控制，通过加强对合并单元信息控制元素的管理，提升智能变电站继电保护系统的控制效果。

3智能变电站继电保护系统可靠性提高措施

3.1增强过程层继电保护可靠性

继电保护系统中相关的过程层继电保护主要是指对系统变压器设备以及母线进行最大限度保护，从而有效确保电网系统的正常运行。在过程层继电保护系统的支持下，可以保证电网对于可能出现的电力波动做到快速响应，在最短的时间内将非正常波动规律的电力波动恢复到正常稳定的可控范围内。而且由于在对系统变压器设备和母线进行保护时，需要保证相关硬件和对应开关控制的相对独立，在对过程层继电保护可靠性进行有效增强的过程中，通常会采用多段线路保护方式。该方式下的增强过程，可以保证实时记录的数据的准确性，由此便可以增强过程层继电保护的可靠性。

3.2改用双A/D系统加入合并单元

合并单元是整个系统中比较重要的一个环节，主要的任务是采集相关信息。它的实际应用情况对于整个系统造成的影响远大于别的元件。在相关的智能化进程中，一个合并单元MU以及电子式互感器就能够完成所有信息的收集过程，为了增强这些手机信心的可靠程度，所有的采样合并单元都应该加入两个A/D系统，这样单个合并单元就能够产生两个采样值，让合并单元拥有更为稳定、准确的采样值输出效率，不会发生采样信息的错误，也就规避了因此产生的保护失败问题，很大程度上提升继保系统的可靠程度。

3.3提高交换机冗余度

在特定位置的交换机对于继电保护系统起到决定性的作用，是整个系统的核心环节，一旦发生失效则会产生巨大的影响。交换机一般来说具有查询错误、物理编码等作用，对于整个系统的可靠性影响非常大，一旦交换机发生故障，就会使整个系统瘫痪。为了预防这种现象的发生，所有的交换机都必须用双重化的配置，发生故障有一定的解决方案，一个交换机发生故障立刻由另一个顶上，这样整个环节不至于中断，系统安全性大幅度提升。

3.4电压的限定延时

当智能变电站在正常模式下运行时，由于电流等相关因素的影响，常常会出现一些包括短路等问题在内的线路故障，这些故障的存在将导致智能变电站出现负荷电流现象。基于此，通常需要采用针对电压的限定延时来对智能变电站整体运行中相关线路的电流量进行仔细的测量。如果通过对电流量的分析发现线路中的负荷电流超出了规定的安全值，那么电力系统便会及时发出报警信息，且在发出报警信息的同时，同步执行相应的线路保护指令，从而最大限度避免故障的发生，有效提升了电力系统运行的可靠性。

结语

综上所述，对于电网系统而言，为确保其稳定安全运行，继电保护系统的可靠性显得尤为重要，许多因素决定着智能变电站继电保护系统的结构组成。所以，在电力行业中，要采取相应的手段来保证继电保护系统的持续可靠，这一直都是一项工作重点。希望通过上述措施的阐述，为智能变电站继电保护系统能够进一步提高可靠性提供参考。

参考文献

[1]任泓源，任书孝，任禹铭，等.智能变电站继电保护的优化改进研究[J].南方农机，2019（16）：195.

[2]王佳楠.智能变电站继电保护系统可靠性[J].电子技术与软件工程，2020（6）：219-22.

[3]熊保金，薛晓东.智能变电站继电保护可靠性分析[J].电气技术与经济，2020（5）：27-29.

[4]熊保金，薛晓东.智能变电站继电保护可靠性分析[J].电气技术与经济，2020（5）：27-29.