严健雄
（广东电网有限责任公司惠州供电局 广东惠州 516001）
摘要：继电保护主要是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。随着社会的发展，智能变电站发展的脚步也越来越快，人们对其安全供电的要求也越来越高。本文就此对智能变电站中继电保护的可靠性展开研究。
关键词：IEC61850协议 继电保护 智能变电站
前言：智能变电站是以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。在其保护系统中，使用光纤来替代电缆连接一次设备与二次设备，同时输出的模拟信号也变为数字信号。由于这些不同，智能变电站保护系统也与传统变电站有较大差异。
一、基于IEC61850协议的智能变电站继电保护系统
IEC61850是变电站通信网络与系统的国际标准，同时也是电力系统中无缝通信体系的基础。IEC61850将变电站通信体系分为3层:站控层、间隔层和过程层。随着现代智能化的发展，越来越多的间隔层功能被设置到过程层中。结构的改变使其继电保护系统的主要功能集中在过程层与间隔层及两层之间的过程层网络。智能变电站继电保护系统结构主要由电子式互感器、网络接口、合并单元、保护装置、交换机、智能终端及同步时钟等元件构成。整个系统中，使用电子式互感器对数据进行采集后，通过合并单元对数据进行合并汇总，并加入同步时钟传来的对时信号，加密后以特定的密文形式经过网络传输到保护端。在保护控制侧，智能终端是一次设备，主要用来接收测控装置和保护装置发送的跳合闸命令，经过系统的判断后发出控制指令控制断路器，同时将断路器的动作信号采集并发送到保护装置中。
二、有关智能变电站继电保护系统的可靠性分析
继电保护系统的可靠性直接关系到整个电站的供电质量，要对其进行分析，首先需要先建立系统的可靠性模型。其常见的建模方法有蒙特卡罗模拟法、马尔柯夫模型、可靠性框图法等。其中，可靠性框图法是对复杂系统的可靠性进行建模和分析的一种强有力的工具，其结构简单，能够清晰地列出系统各元件之间的逻辑关系，计算较为简单。本文针对某电网智能变电站中采用的过程层SV与GOOSE报文分网传输结构，大致阐述可靠性框图法，建立其保护系统的可靠性评价模型。
某智能变电站的保护系统由主变保护、线路保护、母联保护和母线保护构成。其主变保护的组网方案如图1所示。图2是根据主变保护组网方案得出的可靠性图。其中，MU1，MU2为220 kV母线PT合并单元1和110 kV母线PT合并单元1；MU3，MU4为220 kV母线PT合并单元2和110 kV母PT合并单元2；IED1，IED2，IED3为220 kV，110 kV和35 kV侧断路器智能操作箱l；IED4，IED5，IED6为冗余配置的220 kV，110 kV和35 kV侧断路器智能操作箱2；SW1为SV交换机
A1，SW2为SV交换机B1，SW3为SV交换机A2，SW4为SV交换机B2；SW5为GOOSE交换机A，SW6为GOOSE交换机B；EM1-EM20为
光纤；PR1为主变保护1，PR2为主变保护2。
根据主变保护可靠性框图，用最小路集法和最小割集不交化算法，代入各元件的正常工作概率，可得出主变保护的可靠性函数：
R主变(t)=16Pit3Pem7Ps2wPprPm2u；
式中：Pit——智能终端正常工作的概率；Pem——网络介质正常工作的概率；
Psw——交换机正常工作的概率；Ppr——继电保护装置正常工作的概率；Pmu——合并单元正常工作的概率。
三、关于提高智能变电站继电保护可靠性的措施
1)在站控层和间隔层继电保护中的可靠性措施。在智能变电站中的继电保护过程中，主要是强化双重化配置的应用，且后备保护进行集中配置，利用后备保护系统保护后备设备和预防开关失灵，但是应保证相邻范围之内对端母线及线路得到有效的保护，从而利用后备设备电流对电网运行存在的故障和问题进行判断，同时制定有效的跳闸策略。而在此基础上，就应在技术上进行调整，同时结合电网运行的情况对系统进行针对性的分析，从而更好地对运行方案进行确定，促进智能变电站继电保护成效的提升。
2)在过程层中提高继电保护可靠性的措施。在过程层中实施继电保护时，主要是对系统的迅速跳闸及母线、输电线路和变压器等设备进行保护。在过程层中，主保护定值的波动性较小，所以即便是电力系统运行中出现了变化，其波动性也不会改变，这就能确保整个电力系统稳定的运行。然而在一次设备大量应用的过程中，必须应将设计开关与硬件分离，从而更好地保护其独立性，提高对输电线路及母线的保护。因而为了提高其可靠性，应利用多端线路的保护对智能变电站变压器和母线的保护进行定义，尤其是在站内保护装置上实施同步采样，并在采样的前提下加强对其的调整，确保采样数据的可靠性和适应性。
3)变压器和线路保护。在通过变压器开展配电保护时，应采取分步的方式进行配置，从而确保变压器能有效的实现差动继电保护，而在变压器后备保护过程中，主要是采取集中的方式进行配置，同时还能利用独立安装技术对非电量实施继电保护。在线路保护过程中，应采取纵联差动的方式。常见的线路保护方式主要有集中式及后备式，不仅能对系统中的电气元件进行保护，还能对其整个线路的运行进行测量和监视。继电保护过程中，应确保光缆的稳定性较强，尽可能地将电子装置被干扰的可能性降到最低。此外，在智能变电站中，为了更好地确保继电保护的可靠性得到有效的提升，还应切实加强可视化技术的应用，对信息故障进行可视化的分析。
四、小结
总之，继电保护的可靠性是智能变电站高效、安全运行的重要指标。对于提高智能变电站继电保护可靠性的措施较多，相关做作人员必须结合智能变电站继电保护的需要，尽可能地采取有效的措施，确保其可靠性得到有效的提升。
参考文献
【1】王冬青，李刚，曹楠．智能变电站保护功能自动校验研究 [J]．电网技术，2012，36(1).
【2】陈文升，钱唯克，楼晓东．智能变电站实现方式研究及展望 [J]．华东电力，2010，38(10).
论文作者:严健雄
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/25
标签：变电站论文; 智能论文; 可靠性论文; 继电保护论文; 系统论文; 母线论文; 交换机论文; 《电力设备》2016年第12期论文;