摘要：随着经济的快速发展，电力系统规模越来越大，同时电力对社会生产以及经济发展的影响力也越来越大。变电站继电保护系统作为整个电力行业的重要组成部分，它的安全高效运行关系到整个供电行业的供电服务质量，因此，继电保护系统的可靠性也变得愈加重要。本文结合智能变电站继电保护系统的结构和智能变电站继电保护系统可靠性的原理对智能变电站继电保护系统可靠性做出详细分析，希望对我国日后的智能变电站系统的发展起到有效的建议，以确保继电保护系统安全运行，进而促进智能电网建设工作顺利进行。
关键词：智能变电站；继电保护系统；可靠性分析
1智能变电站继电保护系统结构
相较于传统变电站来说，信息数字化以及通信网络化是智能变电站最突出的特点，智能变电站继电保护系统构成和传统变电站有很大区别，传统的变电站基本上是按照点对点的对接方法来连接继电保护系统的断路器、互感器以及其他保护单元，而智能变电站在这些保护单元的基础上又增加了多个元件，合并单元会把将互感器的数据进行采集汇总，然后将数据信息合并，通过格式化的处理将最终的数据帧传给交换机，断路器作为一次设备主要是体现智能变电站的智能性，它会通过闭锁信息以及跳合闸信息接收来对断路器进行操控，并且在此过程中还会收集其开关部位的信息，然后将信息帧传给保护单元。智能变电站中交换机和相关网络的作用实际上就是在传统二次电缆的基础上做了进一步的调整完善，交换机是二次设备以及合并单元的信息交换传递媒介，通过交换机来实现信息在不同设备中的传输共享。同时为了能够满足继电保护装置对于对应设备事件发生时间序列上的精准性要求，必须要求所有设备具备统一对时功能，所以需要在对应设备中配备同步时钟源。另外继电保护系统中还必须有通信介质以及对应接口，接口可以看做是通信介质的重要构成。综合来讲，一个完整的智能变电站继电保护系统一共包括八个模块，分别是断路器、交换机、保护单元、合并单元、互感器、传输介质、同步时钟源、智能终端，其结构如图1所示。
图1智能变电站继电保护系统结构图
2提高智能变电站继电保护系统可靠性措施
2.1过程层中的继电保护
在过程层中，要实现迅速跳闸的功能，这是系统性的功能，要保护母线、变压器、线路等装置，通过保护降低了电网的运行风险，保证了调试系统的安全性，所以必须要掌握过程层的保护功能，尽量的减少系统保护设置。如果主保护系统中出现了不大的波动，如果电力系统运行出现了变化，主保护定值一般不会轻易变化，从而保证了电力系统的稳定运行。很多设备都是一次性使用设备，对开关进行设计时要与硬件进行分离，相对独立的完成保护功能，这样可以有效的保护母线和输电线路。对断路器进行连接时，有关的数据可以将电压进行串联。
2.2间隔层的继电保护
在智能变电站的继电保护系统中，要应用双重化配置，如果配置后备保护系统，会实现后备设备的保护功能以及失灵的保护功能，对于相连线路和对端的母线也可以进行保护，基于后备设备电流，要正确判断电网运行中出现的问题和故障，从而可以制定比较有效的防跳闸策略。对间隔层进行继电保护，也可以实现电压的等级集中配置，在继电保护技术中适当的进行调整，要根据电网运行的实际情况来进行调整。
2.3强化系统的冗余性
强化继电保护系统的冗余性也是提高继电保护系统可靠性的主要手段之一。设计人员可选用如下方式实现系统冗余性的提高：其一，设计人员在设计系统过程中，可应用以太网交换设备内包含的数据链路层技术，以该技术为参考与辅助技术，研发不同类型的模式，从而实现各类型目标。其二，通过网路构架的需要强化系统冗余性。构成网络构架需要由三个基础网络构成，其根本目的在于保证继电保护系统能够稳定运行。具体内容如下：第一，针对总线结构而言，设计人员可应用交换设备完成信息数据传输工作，使得接线数量明显降低。但如此一来，系统的冗余度便有所降低。设计应用过程中，只能延缓时间以提高其敏感程度，达到预期要求。第二，针对环境结构而言，环路当中任何一点均可以提供一定冗余，但提供的程度之间存在一定差距。设计人员将其同以太网交换设备相结合，便可研发出管理交换设备，换言之便是生成树协议。该结构可以为机电系统的实际工作供应支持系统物理中断的冗余量，同时对网络重构形成一定控制，令其处于一定时间范围当中。但是，环形结构在实际运行时容易出现漏洞，即时间收敛问题。其需要在收敛缓解消耗较多时间，难以在短时间内完成工作，对系统重构产生一定负面影响。第三，星型结构，该结构无需长时间等待，不存在冗余度。所以，若主交换设备在工作时发生故障，则信息数据的传输必然受到影响。由此可见，该结构可靠性有待提高，不适合大范围使用。由此可见，继电保护系统的结构架的设计与选用，必须结合实际情况，选用更为合理的架构，以此提高系统的可靠性。
2.4环形网络结构法
环形网络结构法就是间隔智能终端会提供信息，母差保护装置就会接受到来自网络传递的信息。如果使用采样值组网，母差保护装置同样会接收到经过合并后的间隔数据。当母差保护动作将出口信息发送给各间隔智能终端后，由于网络报文的流量的大小是不确定，就会限制住母差保护装置容纳量。由于过程层的交换机要承担比较多的报文，但是每一台的交换机接入的单元信息数量已经超出，这就使可靠性降低。为此，就要设置交换机的光纤口或装置。值得注意的是，同时接入单口时要限制合并单元的数量，为了接受更多的间隔采样可以用千兆的交换机或对多交换机进行分担带宽。
3小结
综上所述，智能化设备的继电保护系统与常规继电保护系统相比系统整体可靠性会有所降低。不同环境中采用的不同模式保护系统可以更加突出自身优势。系统实施前还须对系统组件间的连接的可靠性进行充分考虑，维护中将各单元检测合并可增强整体性，对于外部因素继电保护系统有着自我保护功能，尽可能减小可靠性损失。由此看来，对智能变电站继电保护系统的可靠性分析具有现实意义。
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论文作者:闫迪迪,任宇,孙雪健,王鲁杰,席经纬
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：变电站论文; 系统论文; 继电保护论文; 智能论文; 可靠性论文; 设备论文; 冗余论文; 《电力设备》2017年第34期论文;