智能变电站继电保护系统可靠性分析郭胥摘要：智能即为人性化,是通过对人类意识和思维过程的模拟,达到像人类在调节一样的效果｡在人工智能发展的大环境下,智能变电站得到了越来越广泛的应用,与人们的生活生产息息相关｡继电保护系统是在智能变电站发生故障或异常时,自动切除故障设备或通知人员对故障进行消除的系统,保障着电力系统的稳定运行｡本文对智能变电站继电保护系统可靠性进行分析,希望为相关从业人员给予一定帮助和借鉴｡关键词：智能变电站；继电保护；可靠继电保护系统是在电力系统发生故障时,及时消除影响因素,保障电力系统正常运行的重要部分｡基于此,论文对智能变电站继电保护系统进行了分析,对提升其可靠性的几种方法进行了探究,旨在通过研究使智能变电站继电保护系统更加稳定地发挥作用,保证电力系统的正常运行,为人类电力生活的稳定有效开展提供助力｡1研究方法本文以标准220kV新一代智能变电站为例,根据变电站继电保护系统的实际配置和结构建立了各种采样模式下的线路保护､母线保护和变压器保护的可靠性框图,并绘制了其相应的GO模型｡为了简化共有信号的概率计算,将GO图进行了分解｡最后,利用扩展的GO法,分析计算了继电保护系统的可靠性｡2基于GO法的变电站继电保护系统建模2.1建立保护系统的GO图本文研究的220kV智能变电站设计遵循了IEC61850通用设计规则｡利用传统互感器和合并单元实现了对一次侧系统运行信息的采集;常规断路器和智能设备的结合完成了变电站过程层的智能化｡智能变电站继电保护系统根据保护装置出口跳闸方式的不同可以分为“直跳模式”和“网跳模式”2种,但是“网跳模式”凭借其良好的性能在现代智能变电站中得到了广泛应用,因此本文中继电保护系统就采用此种跳闸方式,并且保护系统的信息采集方式也可以分为“直采”和“网采”2种形式｡因此下面针对不同的信息采集方式分别建立220kV智能变电站各种类型继电保护的可靠性框图及其相对应的GO图｡2.2线路保护模型框图及相应GO图利用可靠性框图法(reliability block diagram,RBD)根据变电站线路保护的实际结构可以制定出保护模型框图｡“直采网跳”方式下线路保护框图,如图1a)所示｡“网采网跳”方式下线路保护的框图,如图2a)所示｡并根据此框图可以得到其相应的GO 图,“直采网跳”方式下线路保护GO图,如图1b)所示｡“网采网跳”方式下线路保护GO图,如图2b)所示｡“直采网跳”方式下线路保护操作符,如表1所示;“网采网跳”方式下线路保护操作符,如表1所示｡表1“网采网跳”方式下线路保护操作符3继电保护系统可靠性分析3.1可靠性指标的选择智能变电站继电保护系统属于可修复系统,本文选取可靠度､平均失效时间(MTTF)和可用度3个指标来评估继电保护系统的可靠性｡继电保护系统中用到的设备在其固有寿命周期内的故障概率和修复概率都可以通过以往定期检修数据统计后得到｡由于智能变电站投入运行的时间比较短,相应设备缺乏长期运行统计信息,所有设备的修复率均采用365次/年｡由于设备在继电保护系统中所处的位置不同,当其发生故障后对保护系统的运行状态影响情况也不同｡表7给出了各设备可靠性参数｡3,2可靠性计算分析扩展GO运算从第2节中的GO图可以看出,图中包含多个共有信号,为了方便表述设为n｡从式(2)可知,对于具有n个共有信号的系统需要进行2n次GO运算才能计算出1次状态累积概率｡本文中的可靠性指标为3个,要想计算出系统输出信号的概率需要进行3×2n次GO运算,十分繁琐｡所以需要对GO图进行分解来简化计算｡4提高智能变电站继电保护系统的可靠性措施4.1完善线路保护方案目前变电站线路中对电力系统的保护都是通过纵联差动的方式进行的,因此,对于电力系统的变电站､发电厂､高低压配电等,要不断完善其配电线路保护方案,为电力系统的稳定运行提供保障,提高继电保护的可靠性运行｡随着继电保护的智能化发展,要从管理模式上顺应其发展趋势进行改变｡因此,要不断转变对继电保护的管理模式,通过创新和发现全面推行智能变电站技术｡4.1提升变压器保护的可靠性电力系统对电压额度有一定的要求,因此,确保电压额度的准确性才能保证电力系统供配电的正常运行｡在实现对电压的有效控制的过程中,变压器系统的运用起着决定性的作用,故而提升变压器保护的可靠性对保证电力系统的运行起着重要的作用｡基于变压器系统对变电站继电保护系统可靠性的重要作用,在变电站配置变压器的过程中,可以采取分布式的方法进行配置,这样可以分散变压器系统的压力,可以避免由于变压器承受过大压力而出现问题｡而在继电保护系统的后期配置中,需要将分散配置与集中式配置进行结合,以此来降低系统的复杂性,实现变压器对继电保护系统的保护作用,进而提升继电保护系统的可靠性｡4.2做好过程层的继电保护过程层的继电保护主要是通过对电力系统中母线､变压器和配电线路等进行保护,实现降低电力系统运行风险,对电力调度系统实施必要的保护,进而实现保障电力系统安全运行的目的｡通常来说,继电保护系统的稳定性能保证电力系统在发生波动时,保护定值稳定,从而保障电力系统的稳定运行｡但是,在智能变电站中存在着大量一次设备的应用,在此过程中,应注意开关与硬件的分离,保证开关和硬件的相对独立性,进而对变电站母线和输电线路实施保护｡在实际的继电保护工作中,可以通过多段线路保护的方式对智能变电站母线和变压器保护进行定义｡在变电站主站采样的同时,进行采样数据的实时调整,保证采样数据的适用性和可靠性结束语对于智能变电站在采样过程中存在的可靠性问题,本文提出了一种新颖的方法:主要采用滤波设计等分析判别方法,从而实现分析采样回路异常的因素,并切实使数据的质量进行有效提高｡这样一来可以有效防止因为异常数据误导而出现的误动情况,同时对于因为采样回路异常而造成的工作不正确的概率进行控制｡通过采取理论方法计算和实际进行验证之后,本文设计的各项指标均能和标准相符合,同时能够对各种异常数据波形进行有效检测｡上述方法已经在我国各种型号的模拟输入等单元中得到广泛的应用,有着较为良好的运行效果,并完全可以和电力系统对采样的要求相符合,可以让智能变电站实际效益得到显著提高｡参考文献[1]徐长宝,王玉磊,赵立进,高吉普,黄良,应黎明.基于信息趋势预测和组合赋权的智能变电站继电保护系统状态模糊综合评价[J].电力自动化设备,2018,38(01):162-168.[2]笃峻,叶翔,葛立青,杨贵,周奕帆.智能变电站继电保护在线运维系统关键技术的研究及实现[J].电力自动化设备,2016,36(07):163-168+175.[3]陈水耀.继电保护失效检测及检修策略研究[D].华北电力大学(北京),2016.[4]陶友杰.智能变电站通用继电保护系统的研制[D].华中科技大学,2016.[5]黄明辉,邵向潮,张弛,王海柱,李一泉,蔡泽祥.基于OPNET的智能变电站继电保护建模与仿真[J].电力自动化设备,2013,33(05):144-149.。
