智能变电站继电保护系统可靠性分析

曹维达 赵晓明

【摘 要】目前，随着经济社会的不断发展，电力成为了整个社会中不可缺少的重要资源。对于电力的输送来说，电网具有非常重要的作用。只有电网正常工作，才可以保证电力能够正常传输。在电网的运行过程中，智能变电站继电保护系统的正常工作又具有非常重要意义。从本质上来说，智能变电站继电保护系统的存在，就是保证供电安全、电网正常运行的前提条件。在本文中，针对智能站继电保护系统可靠性问题进行了分析，并提出了一些措施，以期为相关人员提供参考。

【关键词】智能变电站；继电保护；可靠性分析

中图分类号：TL48 文献标识码：A

引言

在科学技术不断复杂化的过程中，各种先进的技术也开始在社会的各个行业中得到了非常广泛的使用。在电力行业中，也积极地引入了很多先进的高科技技术。这些高科技技术的应用，也使得电力行业开始向智能化的方向发展。如今，智能电网已经投入运营。在电力系统实际的运行过程中，智能变电站的存在，就是为了保证智能电网能够安全、可靠地运行，而继电保护系统在保障电网稳定运行中有着极为重要的作用。

1关于智能变电站继电保护的相关内容

智能变电站功能上分为站控层、间隔层、过程层。过程层包含合并单元、智能终端等设备，是一次设备的数字化接口；间隔层包括测控、保护、计量等装置，采集本间隔一次设备的信号，操作控制一次设备，并将相关信息上送给站控层设备；站控层是利用全站信息对全站一二次设备进行监视、控制以及与远方控制中心通信。

2智能变电站继电保护可靠性评估

2.1评估参数评估的基本思路是分析一系列可能发生故障的元器件，构成系统的可靠性指标。根据变电站运行维护规定[4]的要求，对于可修复元件，其故障率和修复率都是确定的，具体数值厂家或者由统计信息可以得到。本文考虑评估的智能变电站元件包括合并单元[5]、智能终端[6]、智能保护设备、交换机、传统设备、操作箱、电缆、光纤、同步时钟源。

2.2评估指标本文选用有效概率和无效概率作为评估保护系统可靠性的指标系统的有效是指系统能够稳定可靠的动作。在继电保护系统中，系统的无效又包含误动和拒动两种

2.3算例分析

对计算结果进行对比，发现智能变电站继电保护系统的可靠性稍微有所下降，这是由于智能变电站虽然用光缆代替了大量的二次电缆，但是也增加了智能终端和合并单元等新型智能设备。信息传递的可靠性高了，但是设备的不确定因素增多。

3智能变电站继电保护装置自动测试系统的应用

3.1设计思路和框架

以现有的只能继电保护测试仪为基础，设计与之相匹配的自动测试系统软件，这样就能够在较短的时间内形成一套继电保护装置的自动测试系统。要让系统正常工作，就需要在程序之间实现通信，而这一点可以通过套接字来实现，在自动测试系统软件与测试仪客户端软件之间建立起沟通桥梁，从而能夠下发控制命令，能够对测试结果进行反馈。以IEC61850标准为基础，利用MMS通信协议，可实现与被测继电保护装置之间的单播通信，这样就能够下发保护装置控制命令，还能获取继电保护装置的工作状态信息，以及遥信变位信息等。如此以来，自动测试系统软件就能够控制测试任务的，对测试结果做出判断，以达到全自动闭环测试的目的。

3.2自动测试控制流程的设计

智能变电站继电保护装置的自动测试工作，是由两部分组成的，一部分为测试前的准备工作，一部分为测试执行工作。在测试执行工作中，测试开始时，要先判断是否有待测用例，如果没有，则直接生成报告，测试结束。如果有待测用例，则要对用例进行规范性检查，当检查不通过时，生成测试报告，测试结束。当检查通过时，就需要执行测试用例，进行测试条件准备，包括修改定值、投退压板等，再进行驱动测试仪的输出，对测试仪结果反馈、保护变位信息检查结果等作出综合判断，将判断结果生成测试报告，这时就会自动结束测试。

4提升智能变电站继电保护系统可靠性的策略

4.1通过数字化保障继电保护的性能

加强重视互感器的传输性能，以减少互感器故障，降低其他因素对继电保护造成的影响。这能够保证传输电气量信息的真实性和有效性，同时提高继电保护装置的性能。合理利用数字化，通过数字化的组网方式分析和计算数据，可以有效提升数据的准确性，从而保证继电保护的性能。

4.2网络的架构总线结构

总线结构中的交换机可以通过端口和其他交换机进行连接。一般情况下，IED端口的速度没有上端口快，且交换机的最大数量由系统最大延时决定。总线结构的优势是接线较少，缺点是冗余度较差。星型结构的主要特点是系统等待时间相对较少。当主交换机和其他交换机进行连接时，能够有效缩短系统的等待时间。这种结构不具有冗余度，在出现故障时，可能会造成所有IED信息的遗失，从而降低了星型结构的可靠性。环形结构交换机的优点是能够自行组成闭环。当连接点突发故障问题时，它可以利用其充足的冗余度进行调节。信息在被传递的过程中会进行多方面工作，需要消耗宽带对其进行传输。系统内部有一个管理交换机，主要是向交换机发送相应指令，使交换机自行检测环路。信息在环路中传送的时候会停止流动，从而终止传输。

4.3保障光纤链路完好

智能站使用光纤进行信号的传输，链路是否正常关系到继电保护系统能否可靠工作。在日常缺陷处理中，发现智能站相当一部分的缺陷是因为链路不通，而链路不通的原因又大部分是由光纤断掉造成的。这就要求，在设计智能站的二次回路时，敷设光纤的时候要留有备用芯。同时，在日常运维过程中，做好防小动物措施，防止光缆光纤被小动物咬断。在工作中，作业人员应该小心谨慎对待光纤，防止光纤因过度弯折而损坏。2.3 提升采样实时性和同步性智能变电站信息交换采用的是网络传输，对采样的实时性和同步性要求较高。对于网络传输，大量数据进行交换，必然会出现延时问题，如：传输延时、交换机延时等。这就需要选用质量好、抗干扰能力强的交换机，保障网络的稳定性，实现实时采样。继电保护装置需要获取同步数据，才能正确作出判断。如果发生数据丢失，可能导致装置误动作。在同一个时间点获取电气量的幅值和相位，减少传输误差，实现同步数据的分析、比较，从而提高继电保护系统可靠性。

4.4及时做好异常问题的处理

在整个电力系统中，涉及到各种各样的电力设备和电子组成元件。不同的元件，出现故障时现象也不一样。这就需要明确电网正常状态与故障状态的区别，提升故障诊断水平，从而更好地诊断故障问题，也能够及时地做好应急处理工作，保证继电保护系统能够平稳地运行。在日常巡视巡查工作中，应及时做好缺陷记录，按严重程度安排检修计划，及时消除可能影响系统稳定运行的缺陷。同时，对于存在缺陷的插件或者装置，应及时安排升级或者更换，提高继电保护系统的可靠性，保障电网的稳定运行。

结束语

总之，我国智能变电站继电保护系统在改革开放后 取得了建设性的发展成果，其覆盖率持续扩大，也满足了越来越多偏远地区的供电需求。但是，在其 发展过程中也存在很多问题，通过分析和针对性的建 议探讨，以期对我国智能变电站继电保护系统建设发展有所助益。

参考文献：

[1]吴雷雷.智能变电站继电保护若干问题研究[J].能源与节能，2019（02）：28-29+100.

[2]邸增强.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].通信电源技术，2019，36（01）：68-69+72.

[3]王红燕，张丽珍.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].电工技术，2019（02）：61-62+65.

[4]叶远波，谢民，王嘉琦，徐岩，徐殿洋.基于Markov模型与GO法的智能变电站继电保护系统实时可靠性分析[J].电力系统保护与控制，2019，47（02）：47-55.

[5]骆枫婷.智能变电站继电保护智能移动运维系统设计[J].新型工业化，2018（12）：31-34.

（作者单位：国网山东省电力公司聊城供电公司）