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摘要：智能变电站母线的保护问题，一直是影响智能变电站稳定运行的重要因素。所以，如何提高智能变电站母线保护的可靠性，对于智能变电站的运行来说十分重要。基于此，文章结合工作经验，对提高智能变电站母线保护可靠性的措施进行了阐述。
关键词：智能变电站；可靠性；冗余性
1以太网的冗余性
1.1实时控制要求。位于网络模型第二层的为数据链路层，其技术支持是由以太网交换机实现的，其直接关系着变电站自动化系统是否能够实现实时控制，这主要表现在以下几个方面：
（1）IEEE802.3x全双工模式：应用IEEE802.3x全双工模式，数据源接到交换机发出的“pause”帧令其停止发送，能够对数据输入与输出两端间的数据流量进行控制，确保数据不会丢失。
（2）IEEE802.1p优先排队技术：一旦出现网络阻塞，优先排队技术能够实现依照优先级别的传输。
（3）IEEE802.1Q虚拟局域网技术：该技术能够根据实时性要求的不同，将IED划分到适宜的虚拟局域网当中。
1.2网络构架要求
1.2.1总线结构。典型的总线式结构是通过一个端口，所有的交换机都被连接到最近的交换机上，而此类端口即被称为上端口。其相对于连接到的IED端口，速度更快。交换机的最大数量可以用N来表示，其数值大小取决于系统能够接受的最大延时。总线结构具有诸多优点，比较突出的为接线最少，然而其也受到冗余度较差的影响。基于此，应用这种结构就要考虑延迟问题。
1.2.2环型结构。环型结构和总线网络结构有很多相似的地方，这种结构可以形成交换机1-N的闭环模式，可以提供一定程度的冗余给环路上的所有连接点的故障。一般情况下，采用环型结构的交换机，信息在环路中可以随时传输，而所有宽带最终都会消耗。在IEEE802.1D标准中，根据环型网络结构的使用，定义了生成树算法协议，而应用的交换机内部具有管理功能处理器，也被称为“管理交换机”。而管理交换机对于环路可以进行检测，而且可以进行内部逻辑地划分环。这种结构的即使出现了某一连接中断的情况，也可以通过另一个端口重构网络。例如，交换机1到交换机N之间的传输线路被称为链路1，而交换机N关闭了信息传输，使信息不能形成“环路”。假设交换机1和交换机2中间的环路中断，根据生成树协议，环路中的交换机会重构网络，就会出现两个信息传输链路，我们称为链路1和2，而交换机之间的信息传输也不会中断，继续正常工作。所以，环型网络结构的优势就是在交换机之间的环路出现中断的时候，会启动生成树协议，交换机会重构网络，通过链路进行信息传输，不会使信息中断，可以保证系统的安全稳定的运行。当然，环型结构也有一定的缺陷，就是在重构网络的时候，花费的时间过长，而且环路中的交换机要求都是管理交换机，其经济成本很高，而且对于一般的结构来说，过于复杂。
1.2.3星型结构。典型的星型结构即主交换机为N，其他交换机都与主交换机连接，星型结构有着最短的系统等待时间，IED信息在随机的两个交换机之间传输只需要两“跨”，例如，如交换机2与交换机N-1之间，从交换机2到交换机N，再从交换机N到交换机N-1。由于星型结构的这个特点，通常被应用到通信要求较高的地方。不过，星型结构也有其弊端，就是缺乏冗余度，一旦主交换机出现问题，其他交换机的IED信息都消失，所以其可靠性不高。
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2环型网络结构母线保护可靠性措施
2.1环型网络结构母线保护的组网方案及可靠性框图。基于IEEE802.3x全工模式、IEEE802.1p优先排队技术、IEEE802.1Q虚拟局域网技术和IEEE802.1w快速生成树协议的以太网管理交换机可以构成高实时的网络。比较而言，本文将选取环形结构，这主要是由于环形网络结构的可靠性高，相对于其延时以及成本高的劣势，其可靠性的优势更为明显。而且，母线保护组网模式中，各间隔智能终端提供刀闸位置等遥信通过GOOSE网络上送到母差保护装置。对于采样值组网的方式，通过网络，各间隔合并单元的数据被送到母线保护装置，母差保护动作出口的GOOSE通过GOOSE网络发送给各间隔智能终端。所以，网络报文流量大小对于母差保护装置的容量有直接的影响，如果单台交换机接入的单元数量过多，过程层交换机承担的报文流量大会降低其可靠性。根据这种情况，一般都会使用100M流量的光纤口用于装置和交换机间，同时，单口同时接入的合并单元数量要在6个以下。可以根据新组网方式母线保护网络结构图的要求得出其可靠性框图。
2.2最小路集节点遍历法。根据得出的环型结构的可靠性框图，环型网络结构由于节点很多，所以结构很复杂，这种情况下，采用联络矩阵法求最小路集，其过程过于复杂。所以，节点遍历算法可以代替联络矩阵法用于最小路集的计算。这种算法的原理是，对于网络中的所有节点，从输入节点开始，顺着一定的线路和规律，都做一次访问，而且也只访问一次，一直到输出节点，而这条访问的路线就是系统的最小路集。这种方法相较于联络矩阵法更为简单，而且准确率很高。
2.3可靠性计算。根据母线保护可靠性框图，利用最小路集节点遍历法和最小路集不交化法，可得该保护可靠性函数，然后代入各元件的故障率，取t=50（年）母线保护可靠性。
2.4优化继电保护，提高系统可靠性.其实在操作环节，继电保护的主要作用完全是为了实现最快速跳闸，其能够在短期内保护变电站母线、变压器以及输电线路，便可大大降低在运行过程中产生风险的可能性，同时还能够适度保护电力调度系统。但是，仅仅是依靠继电保护是远远不够的，其中的保护设备以及装置也必须要得到简化。换句话说，如果主要的保护定值并没有较大波动，那么电力系统不管发生多大的变化，也完全不会影响到继电保护，这也证明继电保护系统足够稳定。但是不可忽视的是，智能变电站中存在诸多一次设备，这就意味着在设计继电保护系统之时，不仅是其中的软件需要被设置，其中的硬件也需要得到设置，此外，对软硬件的保护也是不可或缺的。而在独立采样同种输电线之时，情况又有所不同，这时需使用到不同的开关电流，同时还要在第一时间对掌握系统的整体运行状态。但在系统工作之时，掌握多端线路是对智能变电站运行的基础保障，同时必须对母线进行保护，同时还要设置站内保护装置并做出适当调整以保障采集数据准确性。
3结论
电力系统对于我国的国民经济发展和人们的生活来说，其重要性不言而喻，而智能变电站的稳定可以保证我国电力系统的稳定和安全，所以，针对智能变电站母线保护的问题，相关单位和企业一定要引起重视。
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论文作者:郭俊元
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/4/11
标签：交换机论文; 结构论文; 母线论文; 变电站论文; 可靠性论文; 网络论文; 智能论文; 《电力设备》2017年第29期论文;