智能变电站继电保护可靠性研究

孙鹏?王栋?刘永

摘要：随着国民经济不断发展，人们对电力能源需求量日益增加，我国电网规模也随之扩大。智能电网作为提高电力企业服务质量，提供优质能源的重要途径，受到人们广泛关注。然而，我国智能变电站在运行过程中，面临大功率、远程电力输送等一系列工作难点，这对变电站继电保护可靠运行提出了挑战。因此，加强对继电保护可靠性的研究十分必要。本文将对智能变电站继电保护进行分析和研究，并提出提高智能变电站继电保护可靠性的有效对策，从而促进我国电力企业可持续发展。

关键词：智能变电站;继电保护;可靠性

前言

近年来，随着科学技术的进步，我国电力领域也加大了技术投入，积极新建智能变电站，为我国实现远程、大功率输电目标提供了有利支持，是我国电力企业实现现代化建设目标的具体表现。

1.智能变电站继电保护

智能变电站是将电子技术与信息网络技术作为基础，突破传统信息传输方式，丰富基本功能，实现电网自动化控制、分析决策等目标，是变电站系统实现数字化与智能化的具体体现。智能变电站具有数字化、标准化以及集成化等特征。数字化主要是指数据采集过程中，运用电子式互感器，达到数据采集数字化应用的目标;集成化主要是指将间隔层的保护、测控等功能集中到一起，并用光纤取代传统电缆接线来实现构建网络。智能变电站继电保护系统主要集中在变电站的过程和间隔两大层之中，主要包括电子式互感器、交换机以及智能终端等，在新技术不断发展的情况下，这些组织元件突破了传统设备弊端，已经逐渐朝着智能化方向发展，为提高变电站继电保护安全、稳定运行奠定了坚实的基础。

2.可靠性原理

可靠性主要是指元件系统等在一定环境、时间范围内，无故障的完成规定功率，主要分为可修复与不可修复两大类，并通过三大指标来衡量其可靠性：一，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;二，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;三，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。通过这三个指标，能够真实地反映一个系统的可靠性[1]。

3.提高智能变电站继电保护可靠性有效对策

3.1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，例如：IEEE802.3x全双工模式不仅能够有效控制数据传输流量，还能够避免数据信息丢失;IEEE802.1Q虚拟局域网技术是一项新型技术，能够将实时性所要求的不同IDE按照要求区分开，并将其分到不同的虚拟局域网络中，实现实时控制目标;诊听过滤技术能够对相关信息进行筛选、过滤，确保信息能够发送至请求的IDE中[2]。

另一方面，网络架构需求，网络架构需求是由三个基础网络构成的，实现提高变电站继电保护系统可靠性目的。首先，总线结构，总线结构通过交换机实现数据信息传送任务，能够有效减少接线，但是，相比较而言，其冗余度较差，在使用过程中，需要延长时间来增加其敏感度以达到目的;其次，环形结构，与总线结构类似，其环路上的任意一点都能够提供不同程度的冗余，将其与以太网交换机有机结合，能够出现管理交换机，也就是生成树协议，这种结构能够为继电系统运行提供物理中断的冗余度，并将网络重构控制在一定时间范围内，然而，环形结构在使用过程中存在的弊端主要是收敛时间问题，收敛时间较长，无法快速完成任务，影响系统重构;最后，星型结构，星型结构是一种等待时间较短的结构，比较适用于较高场合，没有冗余度，但是，如果主交换机在运行过程中，出现故障，会影响信息传送，相比之下，其可靠性较低，不建议推广和普及。因此，变电站在选择继电保护系统网络构架时，需要结合自身实际情况，比较优势和缺点，选择合适的网络架构，提高继电保护系统可靠性。

3.2环形结构母线保护可靠性

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.结论

根据上文所述，变电站继电保护系统可靠运行对整个电网具有十分重要的意义和作用，是确保电力系统安全、可靠供电的前提条件。为了能够有效提高变电站继电保护系统可靠性，应加大对继电保护系统的研究，并采取科学、合理的方法计算、对比，选择合适的结构，提高继电保护系统可靠性，从而推动我国电力领域可持续发展。

参考文献：

[1]汪永华，王正风.基于SCADA/EMS的负荷实测与网损在线计算的研究与应用[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2010，18（03）：259-261.

[2]赵争鸣，邹高域.大容量电力电子应用系统及其关键问题综述[J].大功率变流技术，2012，20（05）：12-14.

[3]刘婷婷.12MW生物质能发电厂综合自动化系统研究[J].华南理工大学学报，2011，10（8）：158-159.