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摘要：随着社会经济的迅速发展和科学技术的不断进步，社会发展以及人们的生活生产对电力系统的要求也逐渐升高了，为了提高变电站继电保护的安全性，我们需要分析继电站保护系统的可靠性，以不断提高变电站继电保护系统的稳定性，进而提高智能变电站的供电质量。本文主要对智能变电站继电保护可靠性的措施进行了具体分析。
关键词：智能变电站；继电保护可靠性；措施
随着科学技术的不断进步，我国的变电站也经历了多次改革，当前智能化是我国电网的发展方向。我国的变电站工程也正在逐步实现智能化，智能变电站相比传统变电站更加稳定、安全。近年来，继电保护装置得到了越来越广泛的关注，研究智能变电站继电保护对于电力企业的发展具有非常重要的意义。
1、智能变电站继电保护特点
智能变电站的建设不仅是变电站发展趋势的重要体现，更是确保电力系统在消耗更少的资源基础上实现可靠运行的保障。在智能变电站中，继电保护是非常重要的一项工作。与传统继电保护装置相比，智能继电保护装置具有一定特殊性：首先，数据信息提供途径大大拓宽，与此同时，一些设备的维护、安装也随之发生改变，对工作人员提出了更高的要求。其次，继电保护装置的灵活性高，通常情况下，需要调试多条线路和多台设备，技术人员必须全面掌握各项装置结构、原理、特点，针对不同装置采取科学的调试方法，只有如此，才能确保各项继电保护装置的稳定运行，从而提高智能变电站的稳定性[1]。
2、提高智能变电站继电保护系统可靠性的措施
智能变电站母线保护的可靠性较低，而母线保护作为变电站保护系统的重要组成部分，其较低的可靠性直接影响智能变电站的可用性。对于变电站自动化系统提高其可靠性的措施的主要方法就是增加系统的冗余性。
2.1以太网的冗余性
IEC61850-3和IEEE91613变电站环境标准定义了以太网通信环境下的网络设备的要求，具体体现在以下几个方面。
2.1.1实时控制要求
以太网交换机提供了网络模型的第二层-数据链路层的技术，这对于变电站自动化系统的实时控制是非常关键的，具体体现为以下几点：
（1）IEEE802.3x全双工模式：该模式下通过交换机向数据源发出“pause”帧令其暂停发送，用以控制数据输入端和输出端之间的数据流量，可以防止数据丢失。
（2）IEEE802.1p优先排队技术：优先排队技术可以使得在网络阻塞的情形下，数据可以按其优先级别传输。
（3）IEEE802.1Q虚拟局域网技术：虚拟局域网技术可以将对实时性要求不同的IED划分到不同的虚拟局域网中。
（4）IEEE802.1W快速生成树协议：以往的IEE802.1D生成树协议需要1min以上时间重新定义故障的网络架构，快速生成树协议使得网络结构收敛时间缩短至1?10s。
（5）诊听/多播过滤技术：允许对于GOOSE信息倾进行过滤，保证仅将信息发送到有请求的IED。
2.1.2网络构架要求
一般有三种的基木网络结构，总线型结构、环型结构和星型结构。
（1）总线结构典型的总线式结构如图1所示，每个交换机都通过其中一个端口连接到相邻的交换机上，这些端口通常称为上端口，端口的速度比连接到IED的端口速度快，交换机最大数量N取决于系统可接受的最大延时。如连接在交换机1上的IED要传输信息到交换机4上的IED，信息必须承受交换1、2、3的传输延时，同时，必须考虑交换机内部的延时。这种结构的好处在于接线最少，但冗余度最差，如果应用对于时延比较敏感的话，必须考虑最长的延时。
IEEE802.1D；—般情况下信息传递路径为链路，交换机N闭锁信息以避免信息形成“环路”；假设环路在交换机3与4之间中断，网络中的交换机将根据生成树协议进行网络重构，形成两路传输通道，一路是链路1，另一路是链路2，并维持与所有交换机的通信，如果网络是简单的总线式架构就形成了两个独立的网段。在实际的应用中采用生成树协议的最大问题就是其收敛时间问题，收敛时间一般比较长，根据网络的规模，时间一般在1min以上；为了解决这一问题，IEEE研究推出了快速生成树协议技术IEEE802.1w，时间可以有效地控制在1—10s内。环型架构的优点：提供了物理中断的冗余度、快速生成树协议使得网络重构时间可以控制在秒内。其缺点是：系统重构时间长，所有交换机必须是管理交换机增了复恭性。
2.2环型网络结构母线保护可靠性评估
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IEEE 8 02.1W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，在不考虑网络延时和经济成本的情况下，环型网络结构具有较高的可靠性，因此本文将采用环型网络结构。
另外母线保护组网模式可知：各间隔智能终端提供刀闹位置等遥信通过GOOSE网络上送到母差保护装置。对于采样值组网的方式，各间隔合并单元的数据通过网络上送到母差保护装置。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。在这种组网方式下，母差保护装置的容量受网络报文流量大小的限制，过程层交换机承担的报文流量大，单台交换机接入的单元数量过多等问题，导致其可靠性较低。对于这种问题，目前装置和交换机光纤口一般采用100M流量，单口同时接入的合并单元数量建议不多于6个。因此想要接收更多的间隔采样，须使用多交换机分担带宽的方法或者采用千兆的交换机。对于这一问题，新方案增加了两台GOOSE交换机用以分担多间隔单元下的保护跳闹报文，这样的组网方式下平均每台GOOSE交换机和SV交换机分别承担6合并单元和智能终端。环形网络组网方案如图3所示。
结语：
本文主要针对智能变电站母线保护可靠性比较低的问题，通过利用以太网络结构的冗余性优点，采用双以太网并行冗余技术设计出了以太环形网络冗余链路组网方案。采用环型网络冗余方案可以有效提高母线保护系统的可靠性。
参考文献
[1]王同文，谢民，孙月琴，沈鹏.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].电力系统保护与控制，2015，06：58-66.
[2]薛磊.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].科技创新导报，2016，08：37-38.
[3]吕微.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].中国新技术新产品，2016，17：45-46.
论文作者:李田
论文发表刊物:《电力技术》2016年第12期
论文发表时间:2017/3/1
标签：变电站论文; 交换机论文; 智能论文; 网络论文; 可靠性论文; 冗余论文; 结构论文; 《电力技术》2016年第12期论文;