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摘要：继电保护主要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。在智能变电站中，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。本文主要针对智能电网继电保护的核心技术及其可靠性展开分析讨论。
关键词：智能电网；可靠性；继电保护
一、智能电站继电保护的核心技术
1）广域保护。广域保护技术，指的是对于电力网络系统子集，将子集当成分析与处理电网运行障碍的最小的单位，在控制的范围内，进行继电保护有关的信息采集与分析，迅速地找到故障原因，并且及时地进行处理工作，广域继电保护，其包含了安全自动控制与继电保护，安全自动控制给电网的自我控制以及自我修复提供了更全面的解决方案。在其中，进行广域的继电保护，最关键的作用是能够在根本上解决以往继电保护配合整定复杂的问题，有效提高继电保护的自适应能力。
2）保护系统重构。现代的智能电网，其要求继电保护的自适应装置能够进行合适的改变，其中就有保护系统重构技术。实际上，继电保护系统自身具有自我诊断以及重构的功能，甚至还能够在继电保护元件没有办法正常工作的时候，自动的找到替代的元件，来恢复原有的功能。所有，为了可以达到要求，需要重新构建继电保护装置。
3）电子式互感器、合并单元、智能终端等。电子式互感器和以往的电磁式的互感器进行比较，其抗干扰能力比较强，动态的范围比较大，一个电子式的互感器能够同时满足保护和计量的需要，还可以直接输出数字的信号到其他的智能设备的接口处，满足了智能电网的需求。此外，合并单元是把互感器传递的电压电流值做合并的的同步处理之后，按照相关的传输标准，把采样值传送到保护测控以及计量的装置。另外，智能终端和一次设备使用电缆进行连接，和测控保护等二次的设备使用光纤进行连接，能够实现对于一次设备控制测量等功能，有效集成常规变电站测控装置和操作箱的部分功能。
4）网络交换机及光缆。在智能变电站中，除了需要连接站控层交换机，还需要配置过程层的SV交换机以及过程层的GOOSE交换机，并对其有较高的要求。此外，在智能变电站中，通过合并的单元，交流电压电流量有效实现数字化的输出，并且使用光纤传输。继电保护的设备间的联闭锁信息和跳合闸命令也使用光缆进行直接的连接，选择GOOSE的机制传输，旧的电缆已经被光缆所取替。
二、继电保护系统的可靠性分析
对继电保护系统进行分析，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。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：
主变(t)=16Pit3Pem7Ps2wPprPm2u；
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。
提高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，随着技术的发展，智能变电站系统也变得更为复杂，为了保证其运行的效率，必须要加强对继电保护的研究。要求在原有基础上，积极应用更多新型技术，不断优化电网智能变电站继电保护方案，争取提高电网系统运行的稳定性与安全性。
参考文献
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[3]林宇锋，钟金，吴复立.智能电网技术体系探讨[J].电网技术，2009（05）.
论文作者:王娟,陈子文,纪伯巍
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/15
标签：继电保护论文; 智能论文; 变电站论文; 可靠性论文; 电网论文; 母线论文; 交换机论文; 《电力设备》2017年第4期论文;