智能变电站继电保护可靠性探究

张绍章

摘 要：信息化时代背景下，智能变电站技术凭借其自身强大的应用优势，得到了广泛的应用和发展。该技术不但能对继电保护系统进行合理优化，而且可以保障电力系统运行的稳定性与可靠性，在一定程度上推动了我国智能电网的发展。本文基于此，就智能变电站系统及其对继电保护的影响进行相关研讨，旨在促进电力系统的安全稳定运行，以期为相关工作人员提供帮助。

关键词：智能变电站；继电保护；可靠性

中图分类号：TM77 文献标识码：A

1 引言

近年来，伴随社会经济发展速度的加快，人们生活质量水平显著提高，在生产与生活中对电能的需求逐渐增加，使得电力系统的容量与供电范围不得不改进并实现创新发展。另外，在风能与太阳能等多种新型能源普遍应用的同时，电力系统结构复杂性特征更加突出。通过对继电保护与自动化装置的合理化使用，可以实现电网安全运行。但为不断增强电力系统安全性，仍要以继电保护装置为基础创建新型评价机制。由此可见，深入研究并分析电力系统中继电保护与自动化装置的可靠性具有一定的现实意义。

2 智能变电站继电保护系统结构及原理

智能化的变电站的一个重要表现就是断路器可以通过接收跳闸信息和闭锁信息对自身进行操控，还会在这个过程中将开关部位信息收集起来并把信息帧传到保护单元；相关网络和交换机则发挥了传统变电站继电保护系统中的二次电缆的作用，并在此基础上进行了完善更新；交换机帮助信息实现在不同设备中的共享，是合并单元和二次设备进行信息传递的媒介；同步时钟源的作用是帮助各个设备进行统一对时。此外，继电保护系统还要有对应接口和通信介质，其中，接口是通信介质的重要组成部分。综上，智能化的变电站的继电保护系统共包括：断路器、保护单元、交换机、合并单元、传输介质、互感器、智能终端、同步时钟源这八个模块。智能化的变电站的继电保护系统的模式主要为：第一，“直采直跳”的模式：包含母线、线路以及主变保护系统，通过光纤直连实现了跳闸和保护设备的采样，但是只示意了和保护功能有关的部分支路和光纤链路；第二，“网采直跳”的模式：包括GOOSE和SV的独网模式和GOOSE和SV的共网模式这两种模式；第三，“直采网跳”的模式：通过GOOSE网络来保护设备的采样以及跳闸；第四，“网采网跳”的模式：通过网络思想的保护系统进行采样和跳闸。

3 智能变电站技术对继电保护的影响

3.1 对数据信息的影响

智能变电站系统对继电保护中的影响具体体现在数据信息上。其中，继电保護装置中的数据传输工作受到智能变电站系统的影响具体体现在以下方面：第一，互感装置的置换。传统继电保护系统中所使用的互感装置主要为电磁互感式，其实际传输及调节也需要进行进一步的升级与优化。当前智能变电站系统则多用电子式互感装置，并且该装置在原有基础上提升了频带宽度及响应速度；第二，提升继电保护装置中的数据传输方式，并由现代二次信息网络传输方式代替了原有电缆连接方式。例如：在将现代二次信息网络传输方式进行应用的过程中，它能够促进数字化、网络化、和智能化发展，实现智能调节、自动和在线分析的高功能变电站形成。

3.2 继电保护架构

1）当智能变电站技术运行后，在一定程度上对继电保护架构调试与运维影响，导致其架构调试与运维发生变化。智能变电站技术的应用，对于传统继电保护系统提出了更高的标准，要求运维技术不断创新发展，有待改进，只有对其进行优化升级，才能够满足智能变电站技术的发展需要。2）根据相关统一的标准，智能变电站技术成功的实现了对二次系统的建模，致使变电站相关设备实现一体化建模。基于当前的这种形势下，如若该系统出现需要更换的设备，或者根据实际要求，需要对变电站进行改建。则将会增加该系统更改数据库文的难度，这也是当前该系统面临的主要难题。

4 提高变电站继电保护系统可靠性与稳定性的措施

4.1 过程层的继电保护

这一阶段的保护重点应该为迅速实现跳闸，保护变电站的变压器、母线、输电线路等设备，进而最大限度地降低电力系统运行的风险。其中，对开关的保护要注意和硬件区分，进行单独的保护；输电线路的保护可以通过开关电流的不同来实现，在调整中还可以利用主保护通信口来实现对系统电流的综合掌控；对母线及变压器的保护可以通过多端线路进行保护。

4.2 增强继电保护装置可靠水平

若电力系统中继电保护装置在既定范围内发生故障，那么保护装置并不会拒动。另外，在其他保护装置发生拒动保护的情况下，保护装置也不会发生误动行为，因而可以确保保护装置本身的可靠程度。要想全面提高设备运行可靠水平，应借助科学化计算方式完成可靠性计算任务，在指标准确且设备运行正确率计算准确的基础上，对错误行为进行排除。在配套继电保护装置方面，通常可以对自动控制回路加以利用，进而达到保护配套装置的目标，有效提升继电保护装置运行的可靠程度。

4.3 提高系统冗余性

提高系统冗余性可以维护继电保护系统的可靠性和安全性，具体的措施为：利用以太网交换机的数据链的路层技术对变电站实时监控；在三个基础网络的基础上形成网络架构的需求，其中，总线结构利用交换机进行数据信息的传送，有减少接线的作用，但是冗余度比较差，所以在使用中，可以通过延长时间增加敏感度，提高冗余性；环形结构环路上的任何点都可以提供冗余，如果和以太网的交换机进行有机结合就可以形成树协议，也可以提高继电系统的冗余度，同时还可以在一定的时间范围内实现对网络重构的控制，但是环形结构使用时需要的收敛时间比较长，完成任务的速度比较慢，还会对系统重构产生影响；星型结构的等待时间比较短，所以适用于比较高的场合，不存在冗余度，其缺点是一旦主交换机的过程中有了故障，就会对信息传送产生影响，可靠性相比下来就比较低，所以并不适合进一步推广普及。想要提高变电站继电保护系统的可靠性，就要提高系统冗余性，所以选择继电保护系统的网络构架就要注意结合实际情况，并对比不同架构的优缺点，进而选择出合适的架构。此外，由于环形结构自身的可靠性比较强，所以可以把环形结构应用于母线的保护装置中，以增强继电保护系统的可靠性与稳定性。环形结构对母线的保护的可靠性高，可以满足继电保护系统对可靠性的要求，且对元件的损害比较小，所以更可以提高继电保护系统的可靠性与稳定性。

5 结束语

智能变电站作为智能电网重要组成部分，在实际的运行当中，有助于保证电网运行的稳定性。而数字化继电保护作为智能变电站的主要形式，在诸多方面优越于传统变电站，彰显了智能变电站技术强大的应用优势。但是，智能变电站继电保护装置技术管理，是一项相对较为复杂化、系统化的工作。在实际的操作过程中，需要相关操作人员除了具备较强的专业技术水平以外，还需要结合实际情况，对智能变电站保护技术做出全面了解，掌握其具体的应用流程，总结该技术的实际应用。强化对智能变电站技术的应用，才能够促进智能变电站继电保护装置应用水平的全面提升。

参考文献：

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（作者单位：国网福建福安市供电有限公司）