智能变电站继电保护设备可靠性论述赵思涵1索志刚2陈亮3

智能变电站继电保护设备可靠性论述赵思涵1索志刚2陈亮3

赵思涵1索志刚2陈亮3

（1.国网河北省电力公司检修分公司河北石家庄050070；2.河北省电力勘测设计研究院河北石家庄050031；3.国网河北省电力公司经济技术研究院河北石家庄050021）

摘要：随着电力系统规模的不断扩大，对电力系统安全和稳定运行的要求也越来越高。作为保障电网安全的第一道防线,继电保护系统的可靠运行对电力系统的安全稳定有着重要意义。基于这种认识，文章对继电保护的可靠性及其影响因素展开了分析，然后对继电保护的风险评估方法和内容进行了探讨。

关键词：电力系统；继电保护；可靠性

0引言

电力系统组成结构十分复杂，而且元件数量众多，运行环境及运行情况具有复杂性。再加之设备自身及各种外界因素的影响，这就导致电力系统极易发生故障，从而对整个系统的正常运行带来较大的影响。继电保护装置能够及时发现电力系统运行过程中运行异常情况并发出报警，一旦故障发生时，继电保护系统能够第一时间动作，及时切除故障，避免故障范围的扩大，有效的保证电力系统无故障部位的安全运行。

1继电保护设备原理及组成

继电保护装置主要是针对电力系统的运行故障而采取的反故障及应急处理保护，因此在继电保护装置设计时，需要对设备和系统的正常和非正常运行状态能够正确区分，从而确保继电保护功能的实现。

电力系统运行过程中一旦出现电路故障，则会呈现出电流剧增是电压锐减等特征，因此继电保护设计的最初原则也是基于这个特征来实现对电力系统故障进行有效保护。

智能变电站采用“站控层+间隔层+过程层”的分层模式与传统变电站采用的“站控层+间隔层”自动化体系不同，传统的自动化系统在间隔层实现了过程层的功能。然而随着现代智能化的发展，越来越多的间隔层功能被设置到过程层中。结构的改变使得基于IEC61850协议的智能变电站继电保护系统的主要功能集中在过程层与间隔层及2层之间的过程层网络。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。

2继电保护装置可靠性的影响因素

2.1装置本体运行性能影响

有的继电保护装置与自动化装置未经过严格的检验与运行测试就出厂，被投入使用，威胁到了电力系统的继电保护与自动化装置的可靠性。有的生产厂家在利益的驱使下，为了减低生产成本，节约生产费用，在继电保护装置与自动化装置的电磁性原件与继电器零部件的生产中使用劣质原材，使得继电保护装置与自动化装置零部件的精准度得不到要求，且整体性能也得不到有效保证。还有，低成本的微机保护装置中的元器件的质量较差，性能也较差，使得继电保护装置与自动化装置的运作出现不协调的情况，误动与拒动的情况更是频频发生，这些都是质量问题对可靠性的影响。在继电保护与自动化装置的实际生产中，需要有先进、严密的技术支持，要严格把控质量关，使得整个正产环节都能得到严密的监督与控制，进而继电保护与自动化装置才能变得更加可靠。

2.2装置外部条件的影响

继电保护与自动化装置是在持续高温环境中工作的，其中可能有漂浮很多杂质与烟气沙尘残留物，这无疑会加快继电保护与自动化装置的腐朽、老化，使得继电保护与自动化装置的性能被削减。值得一体的是，电力系统中的端子排以及设备接头都可能受到环境的影响，在周围环境的有害物质影响下发生锈蚀腐化，使得继电器出现老化、或者是出现接触不良的情况，长久以往，继电保护与自动化装置就会逐渐丧失其保护的功能。

3继电保护可靠性计算方法

从信息流的角度看，有通路能使各类信息完好的从始端传递到终端，继电保护才能完成其相应的功能。因此信息回路的连通率决定了继电保护系统的可靠性。

对于一个由若干个元件或子系统组成的系统，如果其中任一部分失效就引起系统失效，则其之间为串联关系，可靠性计算公式为

Rs=r1×r2×…rn（1）

式中：Rs为整个系统的可靠性；n为系统元件或子系统的个数；ri为第i个元件或子系统的可靠性。

当某个元件或子系统有冗余配置时，所有的部分都故障时系统才失效，则其之间为并联关系，可靠性计算公式为

Rs=1-[(1-r1)×(1-r2)×…(1-rn)]（2）

当系统结构十分复杂时，元件之间往往难以用简单的串并联关系表示。系统要完成其功能，其组成元件所连接成的必要回路必须连通。对于一个复杂连通网络系统，在进行某两个节点之间连通概率计算时，可以采用最小路集的方法[12]。最小路集，即为所有最小路径的集合。路径是指能使始端节点和终端节点保持连通的线段和节点的一个集合。其中去掉任意一条线段或一个节点，始端和终端就不再连通的路径被称为最小路径。对于系统来说，只要有一条最小路径导通，系统就正常工作。

4提高可靠性的措施

一是在变压器继电保护配置方面的措施。在电力系统中，智能变电站调控电压的状柱主要是变压器，所以是促进配电保护的主要装置。因而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，也就是在电缆与断路器接通之后达到继电保护的目的，从而促进其可靠性的提升。

二是利用电压限定延时对电流量进行测量。当智能变电站的电力系统处于高效的运行状态时，在电流因素的影响下，经常会发生外部短路故障，进而导致过负荷电流的问题出现，从而形成过负荷电流，这就会在变电站的系统发生外部故障而出现跳闸的情况，最终影响继电保护的可靠性。对变电站所有线路中的电流量，采取电压限定延时的方式进行，这样即便是在出现过负荷电流的情况下，能及时的发出警报，下达执行保护的命令，最大化的确保继电保护的可靠性得到提升。

三是切实加强线路保护工作的开展。在智能变电站的系统中，还应切实强化线路的保护。在线路保护过程中，应采取纵联差动的方式有效保护。常见的线路保护方式主要有集中式及后备式，通过强化对其的保护，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。所以在智能变电站继电保护过程中，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。

四是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，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，促进智能变电站继电保护成效的提升。

5结束语

继电保护装置是电力系统安全稳定运行的重要保障，继电保护配置的合理能够有效的提高电网的技术水平，因此在实际工作中，需要根据各地区电力系统结构情况来制定合理的继电保护配置方案，确保继电保护配置技术水平的全面提升，有效的减少故障的发生率，确保电力系统安全、稳定的运行。

参考文献：

[1]蔡冬梅,李强.浅析电力系统继电保护配置及运行可靠性的措施[J].电力科技,2017.

[2]刘忠民,牟小雪,黄凤英.浅析提高智能变电站继电保护可靠性的措施[J].电子测试，2016.