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摘要：伴随着我国智能电网建设脚步的加快，新能源的接入以及电力电子器件急剧增多，対继电的保护措施也在逐渐的增多。现在人们的用电需求逐步增加，继电保护系统的硬件保护隐患也逐步上升，因此要采取各种措施去保护智能变电站继电保护，减少由此所造成的安全隐患。基于此本文重点对智能变电站继电保护系统及可靠性进行了研究，期望为行业相关人员提供一定的实际参考价值。
关键词：智能变电站；继电保护；可靠性措施
通过网络技术，智能变电站就能够做到电力信息合理的采集与处理，将原本变电站一体化的运行模式改变，利用一次设备和二次设备的协调运行，就能够提高系统的运行效率，降低电力系统运行成本。在运用智能变电站继电保护装置的时候，还需要对继电保护的可靠性与实时性加以分析，这样才能满足电能质量的提高，确保变电站运行的稳定性。
1、智能变电站继电保护系统架构
经过分析可知智能变电站继电保护主要由两部分组成，一部分是层次化保护系统，另一部分是一体化监控系统。第一，层次化保护系统主要有站域级的保护与控制、地级的继电保护装置和广域级的保护与控制。其中，低级继电保护主要由智能终端、就地化线路、集成性智能终端等组成。就地化保护可直接与电气连接，其可靠性较高；地域级主要由战域级保护管控和战域保护组成，战域级管控内部保障智能诊断、保信子站、二次状态监测、可视化分析等操作。保护管控不仅仅是一个子系统，而且内部包含着较多的物理设备，可以通过物理设备进行设置，进而提高其可靠性。第二，一体化监控系统可以直接利用管理机得到保护数据。保护与监控MMS均独立，界面管理较清，既可以分开管理，也可以独立管理，可以将其表示为图1所示。
图1 实际继电保护系统方案图
2、继电保护可靠性原理
继电保护的可靠性主要是指其元件系统在一定的环境和时间范围内，能够顺利的完成相关的工作，保证智能变电站的变电效率，顺利的完成规定的功率。继电保护的可靠性主要永三大标准来进行衡量: 首先，可靠度，主要是指包括系统在内的，在规定的时间和有限的条件内，实现规定功率的效率和概率，是有效衡量系统可靠性的主要因素之一; 其次，实用性。主要是指包括系统在内的其他设备在有效的时间内，能够有效的完成规定的功能的能力，简要来讲就是进行系统修复的能力。在系统出现故障的过程中，如果能够及时的进行修复，极大的提高了智能变电站的变电效率，节省了变电的时间，促进了变电的正常运行，这也是继电保护具备较高的可靠性的原因之一; 最后，平均失效的时间。主要是指在系统的有限规定的时间内稳定的运行到下一次的发生故障的平均时间。通过以上的三个指标，能够有效的真实的反应一个系统的可靠性和实用性。
3、可靠性分析
3.1、变压器配置保护
在智能化电力系统中，每条线路是有固定的电压限度的，电压必须稳定，过高或过低都会影响线路的正常运行。 变压器系统可以有效的调节电路中的控制电压， 变压器是智能变电站进行配电保护的重要设施。 在变压器装置发挥其配电保护功能时，一般会采用分布式的配置方式，采用这种方式可以实现差动式的继电保护。 变压器装置同时也需要进行后备保护，所以配置必须采用集中式。 同时对于非电量，可以采用独立安装法实现继电保护，采用独立安装法时，断路器与电缆相连接。
3.2、利用保护电压限定过流电
在运行智能变电站系统的时候，由于外部电流的影响，会导致断路现象发生，所以，很容易出现局部电流负荷过大的问题，进而导致较大的过流电出现，在不改变总体电量的模式下，是很难及时发现问题的。但是，一旦遇到外部的故障，就会有跳闸现象的出现，对继电系统保护的可靠性造成影响。针对这一问题，就可以在智能变电站之中利用保护电压的方式，必要的测量各个线路的总电量以及过电流，这样就会在较大过电流形成的时候，将相应的保护装置启动，并且及时发出警报，这样也能够满足继电保护可靠性的要求。
3.3、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。
4、可靠性计算
4.1、主变保护的可靠性
在主变保护与智能终端、合并单元中所采用的组网方式，通过GOOSE网络采集开关量信息.以及传输跳闸命令、并且通过SV网络进行采样信息的传输〔在智能变电站中，进行主变压器的保护，为了实现智能变电站的继电保护，需要在智能化中系统中，采用保护测控一体的装置，一方面能够提升装置的整体可靠性，另一方面能够为系统保护启动提供科学的依据。
4.2、母线保护的可靠性
在母线保护的组网模式中，各个间隔的智能终端能够向系统提供刀闸位置，并且通过GOOSE网络，将信号传递到母差保护装置中。在该组网模式中，需要采用保护与合并单元联合的方式，通过IEC61850-9-2协议，进行网络信息采集。主变保护和220V线路保护的网络配置相同，由于主变保护需要连接35kV、110kV、220kV侧的断路器操作箱，其单元的数目比较多，主变保护可靠性有所降低。
5、提高智能变电站继电保护系统可靠性措施
5.1、过程层中的继电保护
该继电保护阶段对迅速跳闸的系统性功能的实现，主要对母线、变压器、输电线路等设备进行保护，进而为电网调度系统提供一定程度的保护。对于电力系统的运行发生变化后，主保护定值中存在的较小波动性不会随之改变，可实现电力系统的稳定运行。一次性设备的大量应用保护要求开关设计须同硬件分离，实现一定独立性的保护，进而对母线和输电线路进行一定程度的保护。相同的输电线路中的独立采样可通过不同的开关电流达到目的，利用主保护通信口可进行调整，并进一步对系统电流进行综合把握。智能变电站中变压器和母线的保护，可用多端线路保护进行定义，并应用于站内保护装置同步采样的解决方式。对变电站主站采样中进行同步调整，增强采样数据的适用性，提高采样数据的可靠性。
5.2、间隔层中的继电保护
在进行间隔层中的继电保护的过程中，需要将双重化的配置应用到智能变电站的保护过程中，并且要集中先关配置的后备保护，在进行后备的保护系统中还应该与开关失灵的保护为智能变电站提供出来，使其能够有效的对其进行全面的保护，同时还要制定相关的策略实现继电保护系统的发展和完善，进而提高间隔层中的继电保护的水平和质量。
5.3、环形结构母线保护可靠性
环形结构的可靠性较高，将其融入到母线保护装置中，具有较强的实际应用意义。经过最小路节点历法计算和分析可知，母线保护装置中采用可靠性较高的母线结构的可靠性要远高于传统母线保护，各项指标也有了明显的提升。加之，环型结构对原件伤害较小，使得环型结构的融入提高了继电保护的安全性。
结束语
总之，在智能电网全面建设的过程中，智能变电站继电保护系统的可靠性研究显得尤为重要。而提高智能变电站继电保护可靠性的方法有许多，因此，应该结合变电站的实际情况及需要，采取合适的方法来确保智能电网的安全、稳定、高效运行。
参考文献：
[1] 吴标琪.220kV秋山智能变电站继电保护系统设计[D].华北电力大学，2016.
论文作者:刘玉良,李阳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/22
标签：变电站论文; 可靠性论文; 继电保护论文; 系统论文; 智能论文; 母线论文; 线路论文; 《电力设备》2017年第25期论文;