摘要：继电保护系统的研究主要依据可靠性评估模型和对系统的可靠性分析，利用框架图和矩阵法建立可靠性的模型，通过对智能变电站的保护系统进行分析可以发现系统的结构特点，通过模型进行分析可以优化系统的设计。
关键词：智能变电站；继电保护系统；可靠性
1 智能变电站的概念和特点
1.1智能变电站的概念
在智能变电站的建设过程中，现在采用的都是数字化处理，如信息的采集、处理、输出等，数字化处理可以实现通信的网络化，同时也可以使电力设备具有智能化性能，可以实现自动化的运行，具有统一的通信模型。智能变电站与传统意义上的变电站是有本质区别的，智能变电站的主要特点是智能化和网络化，由于自动化程度高，所以降低了建设成本。智能变电站改善了变电站的互感器饱和，同时也改善了传统变电站交直流串扰和电磁兼容问题，因为在智能变电站中引用了智能断路器、光电互感器和光缆。
1.2智能变电站继电保护特点
做为智能变电站中的关键环节，继电保护非常重要，传统的继电保护模式无法满足智能变电站的运行要求，必须要引入新的技术和工艺才能满足智能变电站的需求。智能变电站需要特殊的继电保护装置，改进的继电保护装置拓展了数据的提供途径，随之的设备安装和维护技术也有了一定的改进，操作继电保护装置的工程技术人员也要不断提高相关的专业知识。智能变电站的继电保护装置具有更强的灵活性，要调试非常多的线路和设备，要掌握主要的调试操作要点，工程技术人员必须要熟练掌握继电保护装置的特点，要对其内部结构和原理进行了解，出现的状况也要采用正确的调试方式，只有这样才能保证继电保护装置的正常运行，继电保护装置运行正常了，智能变电站才能正常运行。
2 继电保护系统的结构
智能变电站的继电保护系统包含八个功能各模块，具体有传输介质、互感器、合并单元、交换机、保护单元、智能终端、断路器和同步时钟源。信息数字化和通信网络化是智能变电站的两大特点，以往的变电站的连接方式是通过点对点对互感器和断路器等保护元件进行连接，现今的连接加入了更多的保护元件，通过合并单元将互感器采集到的数据进行汇集，对格式进行处理，然后将数据帧传给交换机。智能终端主要应用于一次设备的功能体现，智能终端可以将断路器的动作进行控制，将断路器采集到的信息传递给保护单元。交换机成为二次设备与合并单元的信息传递平台，弃用了传统的二次电缆，系统设备之间就此形成了信息共享模式，为了准确的了解断路器记录时间发僧的时间序列，为变电站配备同步时钟源，使全站的设备统一对时。继电保护系统中必不可少的是通信介质和接口，通信介质对保护系统能否正常运行具有直接的影响，一般情况下通信介质会采用光纤。通过对比发现接口故障和通信故障产生的效果是相同的，由此通信介质的组成部分就包括了接口。
3 如何提高智能变电站继电保护系统的可靠性
3.1为了提高继电保护系统的性能，要采用数字化
由于继电保护系统提高了互感器的传输性能，所以出现互感器故障的机率减少了，很少出现互感器饱和、二次回路断线和接地等问题。继电保护系统的信息传输更加真实准确，同时也提高了继电保护装置的性能。
3.2保护变压器的配置
在智能化电力系统中，每条线路是有固定的电压限度的，电压必须稳定，过高或过低都会影响线路的正常运行。变压器系统可以有效的调节电路中的控制电压，变压器是智能变电站进行配电保护的重要设施。在变压器装置发挥其配电保护功能时，一般会采用分布式的配置方式，采用这种方式可以实现差动式的继电保护。变压器装置同时也需要进行后备保护，所以配置必须采用集中式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时对于非电量，可以采用独立安装法实现继电保护，采用独立安装法时，断路器与电缆相连接。
3.3对于由于限定延时产生的过流电，进行继电保护
智能变电站处于正常运模式下，有时会受到外部因素的影响，产生断路的现象，同时出现过负荷的电流。如果电流出现过负荷，过负荷电流与正常电流没有较大的差别，如果变电站系统出现了外部故障，过负荷电流使电路发生跳闸现象，继电保护系统的可靠性就会受到影响。针对过流电的情况，可以采用电压限定延时的方法，采用这种方法会没出各个线路中通过电流量的准确值，如果电路中出现了过负荷电流，相关系统就会自动收到警告和自动保护指令，保证了继电保护系统的可靠性。
3.4线路保护装置
线路保护装置的主要功能是对电力系统进行保护，采用的保护方式是纵联差动。线路保护装置的保护方法采用集中式和后备式两种，不论采用哪种保护方法，都可以在第一时间处理线路保护装置中出现的问题，使各项功能可以正常安全运行。对线路保护装置进行保护，可以对电力系统中各电压间隔进行保护和控制，同时也可以实现测量、控制、保护、通信等其他功能。线路保护装置同时也可以为其他装置提供完善的配电线路保护方案，如变电站、发电厂等，这些保护装置的存在，保证了电力系统的安全运行，配电保护功能更加具有可靠性。
4 提升可靠性的措施
4.1太网冗余法
（1）太网的控制要求。在IEEE802.3x全双工模式下，通过交换机发出指令使数据源暂停发送，再利用控制数据的输入端和输出端进行数据流量的传递可以避免数据丢失。IEEE802.1p优先排队技术可以使网络在拥堵的情况下，数据进行优先传输。IEEE802.1Q虚拟局域网技术，可以将IED划分到虚拟局域网之中。IEEE802.1w快速生成树协议不像从前的IEEE802.1D生成树协议需要大约一分钟的时间才能重新将发生故障的网络构架定义，这种快速生成树协议可以将时间大大缩减。最后的要求是诊听过滤技术，它允许对GOOSE信息帧进行过滤，然后将信息传递给IED。（2）网络的构架。（1）总线结构。总线结构中的交换机通过端口与其它的交换机相连，上端口的速度一般比IED端口的速度快，系统的最大延时决定了交换机的最大数量，这种结构的接线较少但是冗余度差。（2）环形结构。环形结构的交换机可以形成闭环，对于连接点的故障可以提供足够的冗余度，信息在传递过程中会消耗宽代，应用的内部具有管理交换机，生成树可以发出指令，交换机便检测环路，信息在环路中就不会流动。（3）星型结构。星型结构具有等待的时长较短的特点，主交换机在连接其他交换机的时候系统的等待时间会减少，但是星型结构没有冗余度，在发生故障时就会产生遗失所有的IED信息，从而降低可靠性。
4.2环形网络结构法
在环形网络结构法之中，刀闹位置信信息经由各间隔智能终端提供，然后通过网络将信息传递到母差保护装置。根据采样值组网方式，各间隔合并单元的数据同样传输到母差保护的装置上。母差保护动作的出口信息，发送给各间隔智能终端之后，母差保护装置的容量会受到限制，主要原因是网络报文流量的大小不定。有的时候，过程层的交换机会承担较大量的报文，单台的交换机接入的单元信息数量严重超出就会导致其可靠性较低。为了解决这个问题，可以将装置或者交换机的光纤口进行设置。单口同时接入的合并单元数量不应该过度，使用多交换机分担带宽的方法可以接收更多的间隔采样，采用千兆的交换机这种方法也可以。
结束语
通过研究可以发现，与常规站的继电保护系统有所不同的是，智能变电站的继电保护系统的可靠性有下降趋势，智能变电站的线路保护和主变保护问题，可以采用直采直跳的模式，在采用对时源时，不可采用外部对时源，通过详细的分析得出智能变电站继电保护系统的可靠性极其重要。
参考文献
[1]谷磊.智能变电站继电保护可靠性研究[D].广东工业大学，2014.
[2]付洪伟.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].中2016.
论文作者:朱飞虎
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/7
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