智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

王利霞

摘要：為了提升我國(guó)智能化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，主要對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、可靠性和電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，通過分析提出數(shù)字化方法、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等，找出可以提升智能變電站可靠性的有效對(duì)策。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù)系統(tǒng);可靠性

引言

當(dāng)前，智能變電站使得系統(tǒng)和系統(tǒng)間能夠互聯(lián)、互通，同時(shí)提高了變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的交互水平，保證電網(wǎng)能夠安全、保質(zhì)保量、穩(wěn)定運(yùn)行，能夠更好地保護(hù)和控制變電站。基于此，需要提高它的安全性和可靠性，準(zhǔn)確分析和計(jì)算變電站可靠性數(shù)據(jù)，有效提高變電站的穩(wěn)定性，從而推進(jìn)我國(guó)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。

1 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)

智能變電站按照其具備的功能，可以分成站控層、間隔層以及過程層。

1.1 電子式互感器

以往使用的電子互感器多是電磁結(jié)構(gòu)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得光電子和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)得到了快速發(fā)展，并應(yīng)用越來越廣泛，相比較而言，電子互感器更加輕便，占地面積大大減小，且不使用油，避免了爆炸和火災(zāi)等安全事故的發(fā)生。電子互感器包括有緣無緣兩種。這兩種互感器各有優(yōu)勢(shì)，但是有源型電子互感器更加輕便，因此人們對(duì)其更加重視。

1.2 合成單元

合成單元是智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，在運(yùn)行過程中能夠有效地組合數(shù)據(jù)信息，然后利用系統(tǒng)的處理功能對(duì)其展開加工，進(jìn)而使整個(gè)系統(tǒng)受到作用。它大大降低了線路復(fù)雜的程度，有效降低了接線的消耗成本，同時(shí)能夠更加高效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享功能。

1.3 交換機(jī)

交換機(jī)是智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中最重要的一個(gè)設(shè)備。交換機(jī)的作用是對(duì)傳統(tǒng)信息運(yùn)輸方式進(jìn)行改進(jìn)，有效地采集和傳輸電網(wǎng)中的信息，從而有效保障數(shù)據(jù)信息的傳輸。尤其是在現(xiàn)代電網(wǎng)工作時(shí)，各個(gè)部分設(shè)定的參數(shù)有很大差異，如果無法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，會(huì)對(duì)調(diào)控工作產(chǎn)生很大影響。利用交換機(jī)可以有效克服這一困難，且可以使數(shù)據(jù)、地址表等信息的交換更加簡(jiǎn)便，進(jìn)而有效保障整個(gè)系統(tǒng)的信息傳輸效率。

1.4 智能終端

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了非常規(guī)互感器，且計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步為實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)斷路器設(shè)備內(nèi)部的電磁及溫度等帶來了可能。通過對(duì)檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，可以對(duì)斷路器設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析判斷，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備。智能終端是進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控必不可少的一部分，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能調(diào)控，工作時(shí)能夠最大程度地保證監(jiān)測(cè)和調(diào)控的實(shí)時(shí)性，使各項(xiàng)功能符合系統(tǒng)運(yùn)行的具體情形。

1.5 同步時(shí)鐘

通過使用同步時(shí)鐘可以解決變電站中運(yùn)行不一致的問題，能夠協(xié)調(diào)好變電站的時(shí)序和基準(zhǔn)。在判斷信息和執(zhí)行指令方面，它能夠大大提高實(shí)時(shí)性，有效發(fā)揮繼電保護(hù)系統(tǒng)的調(diào)控作用，提高其檢修效果。

2 可靠性分析

從兩個(gè)方面可靠性進(jìn)行分析，一方面是可靠度，另一方面是可用度?？煽慷仁侵钢悄茏冸娬纠^電保護(hù)系統(tǒng)在一定時(shí)間和環(huán)境下按要求完成指令;可用度是指當(dāng)變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題時(shí)，設(shè)備本身會(huì)通過相關(guān)的維修系統(tǒng)修復(fù)設(shè)備。可以采用兩種方法對(duì)它進(jìn)行可靠性分析，一種是蒙特卡羅模擬法，一種是可靠性框圖法。首先，智能終端和合并單元采取的是組網(wǎng)，Goose雙網(wǎng)保護(hù)智能變電站繼電采取的是跨接方式，以實(shí)現(xiàn)信息收集和命令傳輸。此外，需要提高系統(tǒng)整體的可靠性。其次，需要全面分析、正確計(jì)算繼電保護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)。為了使整個(gè)變電站實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，可以利用以太網(wǎng)收集數(shù)據(jù)，同時(shí)傳輸相關(guān)裝置的模擬數(shù)據(jù)，結(jié)合Goose接口和SV接口，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行輸入操作和輸出操作，從而提升智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全性、完整性和可靠性。最后，需要將相關(guān)數(shù)據(jù)信息發(fā)送到智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的各個(gè)智能終端。

3 提升智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的策略

3.1 通過數(shù)字化保障繼電保護(hù)的性能

加強(qiáng)重視互感器的傳輸性能，以減少互感器故障，降低其他因素對(duì)繼電保護(hù)造成的影響。這能夠保證傳輸電氣量信息的真實(shí)性和有效性，同時(shí)提高繼電保護(hù)裝置的性能。合理利用數(shù)字化，通過數(shù)字化的組網(wǎng)方式分析和計(jì)算數(shù)據(jù)，可以有效提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而保證繼電保護(hù)的性能。

3.2 網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)

3.2.1 總線結(jié)構(gòu)

總線結(jié)構(gòu)中的交換機(jī)可以通過端口和其他交換機(jī)進(jìn)行連接。一般情況下，IED端口的速度沒有上端口快，且交換機(jī)的最大數(shù)量由系統(tǒng)最大延時(shí)決定。總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是接線較少，缺點(diǎn)是冗余度較差。

3.2.2 星型結(jié)構(gòu)

星型結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是系統(tǒng)等待時(shí)間相對(duì)較少。當(dāng)主交換機(jī)和其他交換機(jī)進(jìn)行連接時(shí)，能夠有效縮短系統(tǒng)的等待時(shí)間。這種結(jié)構(gòu)不具有冗余度，在出現(xiàn)故障時(shí)，可能會(huì)造成所有IED信息的遺失，從而降低了星型結(jié)構(gòu)的可靠性。

3.2.3 環(huán)形結(jié)構(gòu)

環(huán)形結(jié)構(gòu)交換機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能夠自行組成閉環(huán)。當(dāng)連接點(diǎn)突發(fā)故障問題時(shí)，它可以利用其充足的冗余度進(jìn)行調(diào)節(jié)。信息在被傳遞的過程中會(huì)進(jìn)行多方面工作，需要消耗寬帶對(duì)其進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)內(nèi)部有一個(gè)管理交換機(jī)，主要是向交換機(jī)發(fā)送相應(yīng)指令，使交換機(jī)自行檢測(cè)環(huán)路。

3.3 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)智能報(bào)警

現(xiàn)階段，要對(duì)智能變電站進(jìn)行有效的繼電保護(hù)需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行預(yù)警、檢測(cè)和報(bào)警，在重視變電站故障的問題過程中。智能報(bào)警工作具有核心地位，可以從以下幾個(gè)方面開展工作。

（1）站內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、應(yīng)用、警告以及設(shè)備故障信息，可以通過智能報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行收集和處理。

（2）電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的同時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該立即診斷出電網(wǎng)的故障問題。要對(duì)故障問題展開判斷，同時(shí)需要和智能變電站系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，并制定詳細(xì)的故障報(bào)告。

（3）系統(tǒng)的跳閘保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，跳閘保護(hù)能夠有效保護(hù)系統(tǒng)，避免突然出現(xiàn)跳閘，同時(shí)信息能夠高速反饋電網(wǎng)裝置的問題。變位信息主要根據(jù)系統(tǒng)開關(guān)的變換檢測(cè)電網(wǎng)的實(shí)際工作狀態(tài)。

4 結(jié)語

綜上所述，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)受到很多不利因素的影響和挑戰(zhàn)。自從智能電網(wǎng)問世以后彌補(bǔ)了許多傳統(tǒng)電網(wǎng)存在的不足之處。然而科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和更新，未來一定會(huì)出現(xiàn)了一些新設(shè)備、新技術(shù)，使當(dāng)前智能變電站繼電保護(hù)工作面臨著一些新挑戰(zhàn)。因此看來我們需要提高對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的水平和可靠性研究，有效促進(jìn)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，以滿足社會(huì)發(fā)展的需求。

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