數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性研究

【摘要】與傳統(tǒng)變電站繼電保護系統(tǒng)相比，數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)發(fā)生了許多變化。本文主要對數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性進行研究。

【關鍵詞】數(shù)字化變電站；繼電保護系統(tǒng)；可靠性；研究

一、數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)主要由一體化監(jiān)控系統(tǒng)以及層次化保護系統(tǒng)組合而成。一體化監(jiān)控系統(tǒng)能夠更好的實現(xiàn)對管理機的有效運用以及為其提供更好的數(shù)據(jù)保護，促使MMS監(jiān)控與保護的獨立，保證其界面的管理更加清晰，如圖1所示。層次化保護系統(tǒng)主要有站域級控制與保護，地級廣域級保護控制與地級繼電保護裝置。其中，低級繼電保護主要由就地化線路、智能終端以及集成性智能終端等組成，就地化保護能夠與電氣實現(xiàn)直接有效的連接，其本身有著非常高的可靠性；地域級主要由站域保護和站域級保護管控共同組合而成，站域級管控的內(nèi)部主要有保信子站、智能診斷、可視化分析以及二次狀態(tài)監(jiān)測等相關操作。

二、數(shù)字化繼電保護系統(tǒng)的信息流和拓撲結(jié)構(gòu)

（一）同步對時信息

同步對時信息的重要作用是接受北斗系統(tǒng)或者GPS的時鐘信號，其起點為同步時鐘源，主要依靠保護單元、時間間隔合并單元和智能終端等完成信息發(fā)送。當前，變電站對時方法有以下三種：編碼對時、脈沖對時和網(wǎng)絡對時，其中使用最廣泛的是IRIG碼對時和PTP對時，拓撲結(jié)構(gòu)會隨著對時方法的變化而變化。

編碼對時和脈沖對時通常是同步時鐘源經(jīng)過對時設備和傳送介質(zhì)聯(lián)合，具備相應的對時網(wǎng)絡，主要分為分級星型結(jié)構(gòu)和星型結(jié)構(gòu)等兩種。網(wǎng)絡對時主要是由交換機組成的以太網(wǎng)，這種對時不僅可以獨立組網(wǎng)，還可與其他報文共同使用網(wǎng)絡，通常是樹狀路徑，具有較高的冗余度。

（二）GOOSE報文信息

這種報文主要是訂閱者和發(fā)布者兩種形式，以此來完成裝置間的點對點傳輸。GOOSE報文在繼電保護系統(tǒng)中通常是開關位置、跳合閘等位置信息的介質(zhì)，實現(xiàn)智能終端與保護單元之間的傳送，從而有效控制斷路器。

（三）SV報文信息

該報文主要依靠合并單元、互感器和交換機網(wǎng)絡來實現(xiàn)保護單元，其中交換機通常主要虛線方式來表示，因為其具有不同的采樣傳輸規(guī)約間，若是想要實現(xiàn)點到點的傳輸，則不用借助交換機網(wǎng)絡即可。當前，國內(nèi)使用最廣泛的規(guī)約有IEC61850-9-2、IEC61850-9-1和IEC60044-7/8等，這三種規(guī)約均具有各自的優(yōu)點和使用特征。

三、增強數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性的措施

（一）保護線路

當前，我國電力行業(yè)主要借助縱聯(lián)差動的保護形式來具有針對性的保護線路，這種保護形式指的是在裝置設計時采用后背式和集中式的保護方法，這兩種保護方法都能夠采用有效解決措施及時解決配置中出現(xiàn)的問題，為輸電線路安全正常運行打下良好的基礎。

（二）保護變壓器

在構(gòu)建輸電系統(tǒng)時，需要事先計算和預判輸電電路的電壓承受能力，因為輸電線路電壓承受能力過度或不及都會對其形成一定的傷害，所以應該對變壓器系統(tǒng)采取保護措施，保證輸電線路的電流大小。對電力系統(tǒng)而言，變壓器具有十分重要的作用，可以為變電站繼電保護提供有力的重要保障。

（三）提高計算系統(tǒng)的可靠性

要信息順利傳送，應提高繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實施性。信息和信息回路通常是直接連接，直接關系到繼電系統(tǒng)的工作。然而繼電系統(tǒng)又是由多種不同元件和系統(tǒng)組成的，其中某些部分出現(xiàn)問題，會導致整個系統(tǒng)無法正常運行而出現(xiàn)各種事故。因此，要對系統(tǒng)可靠性進行科學合理的計算，找出系統(tǒng)各部件之間的關系，通過計算來提高繼電保護系統(tǒng)的可靠性，減少或避免系統(tǒng)故障的出現(xiàn)，保證系統(tǒng)安全正常運行。

（四）增加系統(tǒng)冗余性

為更好實現(xiàn)對數(shù)字化變電站繼電保護可靠性的提升，對系統(tǒng)的冗余性進行提升非常重要。在進行實際操作時，應通過下列措施來實現(xiàn)：第一，以太網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站自動化的有效支持，并通過多種模式來更好地實現(xiàn)其目標；第二，結(jié)合網(wǎng)絡架構(gòu)的具體需求來實施分析，網(wǎng)絡架構(gòu)通常是由三個不同的網(wǎng)絡組合而成，最主要的目的是為了能更好地實現(xiàn)對數(shù)字化繼電保護系統(tǒng)可靠性的有效提升。

四、結(jié)語

在數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性過程中，首要前提就是提高繼電保護設備可靠性和穩(wěn)定性的需求，只有這樣，才可以促進數(shù)字化變電站不斷建設和發(fā)展，在實際構(gòu)建過程中，需要選擇適當合理的計算方法來保證繼電保護系統(tǒng)的可靠性，以此促使該系統(tǒng)有效構(gòu)建。

參考文獻

[1]李志鵬，賈瑞恒.數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性研究[D].南方農(nóng)機，2018（08）.

[2]楊杰.數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性研究[J].電力專欄，2018，41（03）：8～13.

作者簡介：蔣文洪（1975.09—），男，重慶大足人。