智能变电站继电保护系统可靠性研究

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　　摘要：由于智能变电站具有智能电子元件多、信息类型复杂等特点，进而降低了的智能变电站机电保护系统的可靠性，在某何种程度上给变电站的安全平稳运行带来隐患。随着我国信息化、智能化的快速发展，以及对智能变电站发展应用的普及，加强智能变电站继电保护系统的可靠性迫在眉睫。本文通过对智能变电站、继电保护相关内容进行阐述，以及对智能变电站继电保护系统的可靠性进行分析，进而指出提升其继电保护系统可靠性的有效措施，进而保障智能变电站的安全运行。
　　关键词：智能变电站;继电保护;系统可靠性
　　1 引言
　　我国作为一个工业大国，人们生活生产的各方面都离不开电力资源，由于经济的发展，人们的需求也在不断增加，所以变电站的改革就十分必要。变电站的智能化发展模式已经成为必然趋势，这其中就包括继电保护系统的智能化，继电保护系统直接关系着整个变电站的稳定运行，因此分析研究变电站继电保护系统的可靠性与稳定性就具有十分重要的意义。
　　2 智能变电站及继电保护内容阐述
　　所谓的智能变电站主要是指通过使用先进可靠、集成与环保的智能设备，在变电站信息数字化、通信平台网络化以及信息共享的要求下，能够自助实现变电站数据信息的采集、测量、保护、计量以及监测，同时要求该类型变电站能够具备电网实时自动控制、智能调节、在线分析以及协同互动等高级功能。一般来说，智能变电站具有一次设备智能化、二次设备网络化的特点，其对智能电子设备以及网络通信设备的使用，能够影响变电站的继电保护系统。继电保护主要是针对智能变电站系统安全建设与运行所提供的保护供电设施。在智能变电站的具体运行中，对于电力系统中出现的故障、异常情况，继电保护通过发出报警信号、必要的隔离措施，进而对运行的电力系统提供安全保障。当前智能变电站继电保护主要受到智能变电站总体框架、网络通信技术、智能电子设备、电子式互感器以及IEC61850标准等五个要素的影响，五个要素之间相互影响、互为依靠。
　　3 智能变电站继电保护系统的可靠性
　　3.1 提高系统冗余性
　　提高系统冗余性可以维护继电保护系统的可靠性和安全性，具体的措施为：利用以太网交换机的数据链的路层技术对变电站实时监控;在三个基础网络的基础上形成网络架构的需求，其中，总线结构利用交换机进行数据信息的传送，有减少接线的作用，但是冗余度比较差，所以在使用中，可以通过延长时间增加敏感度，提高冗余性;环形结构环路上的任何点都可以提供冗余，如果和以太网的交换机进行有机结合就可以形成树协议，也可以提高继电系统的冗余度，同时还可以在一定的时间范围内实现对网络重构的控制，但是环形结构使用时需要的收敛时间比较长，完成任务的速度比较慢，还会对系统重构产生影响;星型结构的等待时间比较短，所以适用于比较高的场合，不存在冗余度，其缺点是一旦主交换机的过程中有了故障，就会对信息传送产生影响，可靠性相比下来就比较低，所以并不适合进一步推广普及。想要提高变电站继电保护系统的可靠性，就要提高系统冗余性，所以选择继电保护系统的网络构架就要注意结合实际情况，并对比不同架构的优缺点，进而选择出合适的架构。此外，由于环形结构自身的可靠性比较强，所以可以把环形结构应用于母线的保护装置中，以增强继电保护系统的可靠性与稳定性。环形结构对母线的保护的可靠性高，可以满足继电保护系统对可靠性的要求，且对元件的损害比较小，所以更可以提高继电保护系统的可靠性与稳定性。
　　3.2 间隔层的继电保护
　　通过间隔层的继电保护来进一步提高继电保护系统的可靠性，首先就要在继电保护系统中应用双重化的装置，以集中配置后备保护，因为后备保护可以给变电站的后备设备、开关失灵、相邻的相连的线路以及对端的母线提供保护，进而结合后备电流就可以准确诊断电网运行中出现的问题和故障，针对跳闸问题制定解决对策。还可以对整个变电站的电压按等级进行集中配置，通过技术进行调整，以适应电网运行过程中的具体情况。
　　3.3 网络的架构
　　（1）总线结构。总线结构中的交换机可以通过端口和其他交换机进行连接。一般情况下，IED端口的速度没有上端口快，且交换机的最大数量由系统最大延时决定。总线结构的优势是接线较少，缺点是冗余度较差。（2）星型结构。星型结构的主要特点是系统等待时间相对较少。当主交换机和其他交换机进行连接时，能够有效缩短系统的等待时间。这种结构不具有冗余度，在出现故障时，可能会造成所有IED信息的遗失，从而降低了星型结构的可靠性。（3）环形结构。环形结构交换机的优点是能够自行组成闭环。当连接点突发故障问题时，它可以利用其充足的冗余度进行调节。信息在被传递的过程中会进行多方面工作，需要消耗宽带对其进行传输。系统内部有一个管理交换机，主要是向交换机发送相应指令，使交换机自行检测环路。信息在环路中传送的时候会停止流动，从而终止传输。
　　3.4 进一步提高软件系统的可靠性以增强继电保护系统的可靠性
　　在当前网络通信技术飞速发展的时代背景下，智能变电站继电保护系统在一定程度上对网络技术的要求也逐渐增多。为了更好地在这种依赖上实现安全运行，需要提高软件系统的整体可靠性。在具体操作上，可以使用插值算法来代替时钟源，通过对时钟源发出同步对时信息流，将光纤同步到智能电子设备中，以确保智能电子设备的安全正常运行。同时，可以使用软件积分的形式来增强报文信息的可靠性。SV报文作为继电保护系统保护单元的数据报文，能够对整个保护系统产生较大的影响。通过使用软件积分，能够对数据采集器以及保护系统中的电子设备的功率损耗进行了解，增强保护系统维修的精确性，进而实现继电保护系统的可靠性目标。
　　3.5 过程层的继电保护
　　这一阶段的保护重点应该为迅速实现跳闸，保护变电站的变压器、母线、输电线路等设备，进而最大限度地降低电力系统运行的风险。其中，对开关的保护要注意和硬件区分，进行单独的保护;输电线路的保护可以通过开关电流的不同来实现，在调整中还可以利用主保护通信口来实现对系统电流的综合掌控;对母线及变压器的保护可以通过多端线路进行保护。
　　4 结束语
　　综上所述，随着近年来我国电网建设事业的快速发展，在信息技术深入发展的今天，智能变电站已成为我国电网建设的重要组成部分。为了进一步保障我国智能变电站的安全正常运行，加强继电保护系统的可靠性成为当前建设的重要内容。通过对智能变电站继电保护系统的可靠性进行分析，从硬件系统与软件系统中，采取有效措施增强该系统日常运行的稳定性，进而为我国电力事业的发展提供安全保障。
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