摘要：电力系统是我国的支柱产业之一，随着电力技术的不断发展，电力系统得到了长足的发展，我国的电力系统努力建设智能化的电网系统，电网系统的发展离不开智能化的电力设备。智能电力工程基于传统变电站的继电保护装置，并在此基础上采用自动化信息技术，其结果是变电站实现了智能化的继电保护，这便是继电保护工作在智能变电站建设中的意义所在。选择继电保护设备时要以可靠性和灵敏度做为首选指标，只有设备性能好才能保证变电站的运行正常，各个智能化设备才能满足变电站的实际工作需要，变电站的继电保护系统才可以保证安全性。
关键词：智能变电站；继电保护系统；可靠性
一、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的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生的时间序列，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。
二、智能变电站继电保护系统可靠性分析
（一）变压器配置保护
在电力系统配电过程中，变电站电压的额度是限定的，只有将电压保持在电压范围内，电力系统才能正常运转，如果配电过程中变电站的电压出现不足或者过载的情况，将会在很大程度上影响到系统的稳定运行。另外，对于电压而言，需要科学有效地限定其额度，而变压器的功能就是调节电压。所以，对整个变电站继电保护系统而言，变压器系统必须要重点保护。如果说变压器系统不能正常工作，整个继电保护系统也就发挥不了它应该有的功效及作用。因此，变压器系统的安全性如果得到保障，那整个继电保护系统的可靠性也就得到了保证。如果要增强继电保护系统的可靠性，在变电站配电的过程中，配置变压器的时候，可以采取分布式的方法进行，如此一来能够使变压器系统的压力得以一定程度上的分散，避免在电力调节的过程中由于变压器承受压力过大而出现一些问题，比如电压不足、过载等情况。而在继电保护系统的后期配置过程中，需要与集中式配置方法相结合来降低系统的复杂性，使变压器的继电保护功能得以实现，从而使变电站继电保护系统的可靠性得以提升。
（二）过流电限定保护
通常来说，过流电实际上就是所谓的电流过载，该问题的出现能够在一定程度上使变电站出现外部电路短路的问题，进而使电流的负荷压力增大。负荷电流与正常电流相比，二者大小没有太大差异，但是负荷电流会造成变电站的外部出现故障，严重的会使变电站出现跳闸，从而严重影响变电站继电保护系统的可靠性。因此，在智能变电站继电保护系统中主要是对电压限定延时的方式进行应用，其能够对变电站各条变电线路的终端电流量进行准确测量，并且能够及时地处理负荷电流过载等问题。同时在智能变电站中，一旦出现负荷电流过载问题的时候，系统能够自发地报警，智能终端会与过载负荷电流的实际情况相结合来对保护命令进行下达，从而使过载负荷电流对电力系统的影响得以有效地解决，提升继电保护系统的可靠性。
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（三）继电保护系统的线路保护
线路的保护对于继电保护系统的可靠性而言十分重要。传统变电站继电保护系统中，虽然在线路保护方面效果比较明显，但是安全隐患仍然存在。而智能变电站继电保护系统中，通过采取纵联差动的保护方式能够在很大程度上使继电保护系统的可靠性得以保证。并且无论是采用后备式还是集中式，如果配置合理，均能够使继电保护系统的功能得以发挥。在继电保护系统中，线路本身能够对通道进行连接，在智能变电站继电保护系统中，在保护线路的同时也能够检测整个电力系统的运行情况，所以对线路的保护能够在很大程度上提高继电保护系统可靠性。而通过采取纵联差动的保护方式也是对继电保护系统可靠性进行提高的一个重要举措。
三、提高继电保护系统可靠性的措施和建议
（一）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带，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。
（二）环形网络结构法
在环形网络结构法之中，刀闹位置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。
四、结论
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。
参考文献：
[1]王同文，谢民，孙月琴，等.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]谷磊.智能变电站继电保护可靠性研究[D].广东工业大学，2014.
[3]付洪伟.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2016，02：232-233.
论文作者:方正刚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/11
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