（福建省送变电工程有限公司 福建福州 350013）
摘要：数字化变电站的建设越来越进步，对继电保护系统可靠性的要求也越来越高，给继电保护系统带来的挑战也是客观存在的，因此，在开展实际工作的时候，一定要对数字化变电站继电保护系统的构成有一个清楚的认识，并结合实际情况，选择适当的算法，以此提高继电保护系统的可靠性。
关键词：数字化；变电站；继电保护系统；可靠性
一、数字化变电站继电保护中可靠性的意义
在数字化变电站中，关于继电保护定值单不全、编号不统一、签字不完善、与运行方式不一致等4项问题，需要给予全部整改完成。在专项治理工作中，供电公司调度中心、运行中心、修试中心等多个专业相互协调，互相监督，使该项专业管理工作顺利有序进行，并在安全管理方面也取得了较好的经验。这就对数字变电站继电保护可靠性提出了更高的要求：
数字化变电站继电保护，需要供电公司组织系统、信息、自动化等专业，提出《变电站保信系统web发布方案》。通过摸索实践，搭建完成并通过相关信息测试，发布上线。继而推广继电保护信息系统实用化，进一步提升了电力调度、监控人员故障快速分析及处理的能力，提高了电网安全、稳定、可靠运行，有效推进了创先工作的扎实落地。
数字化变电站继电保护，为加快变电站继电保护一体化建设，需要提升运维人员的技能水平，组织当值运维人员开展了变电运维一体化技能培训。
数字化变电站继电保护，需要对光纤通道异常及处理方法进行讲解，利用掌握好继电保护知识，把设备的保护原理摸清吃透，才能在平时的运维工作中得心应手。数字化变电站继电保护，实现变电站继电保护建设速度和质量的双重提升，需要提高运维人员的技能水平，以此推进变电站继电保护一体化体系。
数字化变电站继电保护过程中，故障录波装置及保护信息子站两类继电保护辅助设备由于使用频率较低，需要得到运维检修人员的重视，部分设备出现采样数据偏差、通道中断等缺陷都未能及时处理，导致线路发生故障时，无法采集到相关数据，影响故障的分析判断。
二、数字化继电保护系统的特点
2.1元件众多
在传统变电站中不存在的例如合并单元、交换机以及智能终端等元件，数字化变电站继电保护系统中都有，这些元件虽然给系统保护作用的充分发挥提供了一些帮助，但是也在一定程度上影响着保护系统的可靠性。例如电子式互感器，其运行的原理以及结构都与常规的互感器不同，此种互感器的种类较多，原理也大不相同，同时还涉及到了有关电子器件、光学部件，通常无法有效的控制其运营情况，这些现象的存在大大增加了可靠性研究的难度。
2.2结构复杂
近年来，随着科学技术的快速发展，以太网传输方式已经完全取代了之前采用的点对点的传输方法，同时，之前单一的拓扑结构也已经被由交换机构成的网络取代，使得变电站继电保护系统的复杂程度越来越高。由此可以看出，交换机接线方法通常是决定整体变电站继电保护系统信息通路可靠性的关键。
2.3信息的网络化传输
一般情况下，报文式的网路通信形式都会存在一些可靠性较低的或者是可靠性为零的因素，进而引发网络风暴、丢包等现象。此情况使得一些新型技术在数字化变电站运行中得到了较好的运用，例如优先级队列技术等，可保证变电站网络的可靠传输。
三、数字继电保护系统的信息流与拓扑结构
3.1同步对时信息
同步对时信息回路的起点是同步时钟源，其主要用来接收GPS或北斗系统的时钟信号，然后以固定的时间间隔向合并单元、保护单元和智能终端等设备发送对时信息。现有的变电站对时方式主要有脉冲对时、编码对时和网络对时三种，其中在过程层最常用的是编码对时中的IRIG-B码对时和网络对时中的PTP对时。当对时方式不同时，其拓扑结构也会有所变化。
脉冲对时和编码对时需要专用的对时网络，由同步时钟源直接通过传输介质与需要对时的设备相连，一般为星型结构或分级星型结构，图1所示为星型结构。
IEC60044-7/8采用FT3帧格式，不支持以太网组网，只能通过串行口实现点对点传输，传输介质一般为光纤或是电缆，由于是非以太网传输方式，其数据传送的延时是恒定不变的，因而采用此规约的合并单元不需要外部对时，同时也省去了交换机的环节，结构较为简单，然而点对点的传输方式将使传输介质的使用量增加，对可靠性产生影响。
IEC61850-9-1是为兼容IEC60044-7/8而制定的规约，数据内容与后者相同均为固定格式，通讯方式为逻辑点对点的单向广播方式，所以通常也可以不使用交换机，由合并单元通过专用的线路与保护单元相连。然而由于是以太网的传输方式，其CSMA/CD的介质访问控制方法将造成传输延时的不确定，所以要求合并单元对发出的信息附以精确的时标信息，这就要求外部的对时网络对合并单元
的时钟进行对时。IEC61850-9-2报文所传送的数据是可以灵活配置组合的，采用以太网络方式，可以使用点对点方式，也可以采用交换机组网，从而减少接口和传输光纤的数量，与9-1相同，由于以太网传输延时的不固定，所以需要同步对时。
3.3 GOOSE报文信息
GOOSE报文采用发布者/订阅者的方式，实现装置间一点对多点数据的快速传递。在继电保护系统中，GOOSE报文一般作为跳合闸信号、开关位置信息和闭锁信号等信息的载体，在保护单元和智能终端之间传输，并最终达到控制断路器的目的，如图4所示。
与SV报文相同，GOOSE可以采用点对点的方式连接，也可以采用组网的方式。前者不需要交换机，但在每个保护单元和智能终端之间都要用专用的光纤连接，后者更符合IEC61850的标准和信息共享的原则，但在网络流量过大时会对跳合闸的实时性产生影响，因此一般赋予GOOSE报文较高的优先级，从而保证其可靠传输。
四、继电保护的可靠性及失效原因
继电保护的可靠性是指发生故障或不工作时，继电保护装置不应拒动，而在任何其他不应动作的情况下，不应误动。继电保护的可靠性是继电保护装置发挥作用的前提和基础，若保障不了可靠性，继电保护装置就会失效，当电力系统发
生故障或不工作时，也就不能及时做出相应的动作。在实际运行中，影响继电保护可靠性的因素较多，既有产品质量上，也有工作环境、人为操作和软件等方面。这些因素的存在，导致继电保护装置的拒动率、误动率和缺陷率较高，严重降
低了继电保护的可靠性，造成是继电保护装置失效。为了切实提高继电保护的可靠性，就要采用科学的方法来分析与评估继电保护的可靠性，避免继电保护装置失效。
五、数字化变电站继电保护系统可靠性的完善措施
5.1提升技术
当前科学技术迅速发展，电子技术、通信技术、计算机技术以及数字信号处理技术日新月异，电气自动化的水平迅速提升，提高数字化变电站继电保护的抗干扰还要根据继电保护的特性，通过技术革新逐步改善和提高继电保护动作的可靠性与正确率。同时神经网络、遗传算法、小波理论、进化规划、模糊逻辑等人工智能技术在数字化变电站得到不断推广应用，使继电保护的可靠性不断提高，利用人工智能技术电力系统对继电保护进行故障诊断，分析干扰源以及干扰途径并制定相应的措施应对，是提升继电保护可靠性发展趋势。
5.2做好事前预防措施
工作人员对于继电保护工作中故障问题的处理，要对相应的故障信息有全面的把握，可以对潜在的问题风险有很好的事前预防机制，可以在问题的产生初期进行有效的解决。对于事故的处理，要有详细的记录和审查，及时总结经验教训，并对存在的漏洞进行弥补完善，确保此类事故以后不会再出现。对于较难处理的问题要依据实际情况进行二次分析，经过多次反复的交流探讨后制定出高效合理的应对措施，而对不易于处理的问题要有专业人员及时处理。
5.3继电保护软件系统可靠性提高措施
（1）保护算法的优化。电子式互感器也是数字化变电站继电保护系统的重要组成部分之一，因此，提高其可靠性也有助于保护系统整体可靠性的提高。提高电子式互感器可靠性的方法有针对电子式互感器不饱和、线性度好、频带宽的特点，保护装置可优化相关算法。
（2）差值补偿校正的使用。在数据信息收集过程中，由于是异步收集，所以常常会出现频谱遗失的现象，而这对这一现象，可在原有差值算法的基础上，提出差值补偿校正法，即采用加窗差值的频谱对数字信息及初始信息进行评估，保证能够恢复在数据传输过程中丢失的信息，从而避免因接受缺失了的数据信息而导致继电保护系统的错误动作。
六、结语
伴随着经济的发展，科学技术取得飞速发展，各种新技术、新设备以及新工艺在各行各业的发展建设过程中取得了广泛的应用。电力企业在严峻的市场竞争形势下要想取得快速发展，必须结合实际发展状况不断强化内部体制和操作方法改革，为提高电力企业的整体竞争力打下坚实的基础。数字化变电站是科学技术快速发展下的产物，其在继电保护系统中的应用一方面提高了继电保护系统的安全性和可靠性，另一方面为电力企业的快速发展提供了技术保障。
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作者介绍：
黄晓枫（1982.6.16），性别：女；籍贯：闽清；民族：汉；学历：本科、学士；职称：高级工程师；职务：二次技术员；研究方向：继电保护；单位：福建省送变电工程有限公司；
陈元璋（1983.6.22），性别：男；籍贯：晋江；民族：汉；学历：本科、学士；职称：高级工程师；职务：主任工程师；研究方向：机械自动化；单位：福建省送变电工程有限公司；
论文作者:黄晓枫,陈元璋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/18
标签：变电站论文; 继电保护论文; 可靠性论文; 系统论文; 信息论文; 报文论文; 方式论文; 《电力设备》2017年第31期论文;