王家林，崔楠楠

国网江苏省电力有限公司泰州市姜堰区供电分公司，江苏 泰州 225500

0 引言

在社会经济的进步发展下，为了更好地满足社会各界对变电站的要求，智能化技术被人们应用到变电站继电保护系统中，加快了变电站的智能化建设步伐。为此，文章在阐述智能变电站继电保护特点的基础上，以智能变电站通用设计为基础，依托可靠性框图法打造完备的系统可靠性分析模型，并结合智能变电站继电保护系统运行存在的问题提出增强智能变电站继电保护系统可靠性的策略。

1 智能变电站继电保护的特点

1.1 实现数据信息的高效收集与处理

智能变电站借助数字化技术全面收集、整理和应用数据信息。和传统的变电站相比，智能变电站会在电子互感器、光学互感器的支持下收集变电站的电流、电压数据，由此来进一步保证变电站运行的安全性和稳定性。之后使用网络系统来处理和传输数据，提高数据信息的处理和应用效率[1]。

1.2 实现对信息的智能化应用

智能变电站继电保护装置能够根据需要灵活地使用信息，进一步完善变电站的设备功能，缩短变电站二次回路的连接次数，提升变电站运行的安全性和稳定性。

2 智能变电站继电保护系统可靠性分析

2.1 可靠性分析参数的选择

可信赖的元件故障信息是智能变电站继电保护系统可靠性分析的重要基础，电网对一次、二次设备均有规范的定期检修维护要求。对于可修复的元件，在检修维护机制下，其寿命期内的故障率和检修率是常数，能够根据大量的统计分析获得。智能变电站在运行时所使用的新型智能电子设备长期缺乏故障诊断统计分析，因此，在智能变电站继电保护系统可靠性分析工作中需要按照规范的标准确定参数数值，如表1所示。所有的元件修复率u取365 次/年。认为其故障修复的分布满足指数分布，可以使用马尔科夫链模型分析。文章使用长期稳态概率作为评估智能变电站继电保护系统可靠性的指标，元件稳态工作概率P 和失效概率Pxλ可以分别由公式（1）和（2）计算。各个元件稳态概率表如表2 所示[2]。

表2 各个元件的稳态概率表

式中：u为元件修复率，取365 次/年；P为元件稳态工作概率；Pxλ为失效概率；λ为分散性参数。

2.2 可靠性框图法

可靠性框图法是一种清晰、简单的计算方法，适用于元件较少的系统。结合智能变电站继电保护系统运行情况建立可靠性框图，描绘出智能变电站继电保护系统元件状态和系统状态的关系，之后根据框图计算出系统不同状态下的概率[3]。

智能变电站继电保护系统由多个独立分散元件组成，整个系统在运作过程中各元件之间具有独立性。元件1 和2 的正确动作概率为P1和P2，误动概率为Pw1和Pw2，拒动概率为Pj1和Pj2。在两个元件同时运动时，任何一个元件出现错误动作，并联环节就会误动。

2.3 可靠性分析结果

变电站冗余线路保护可靠性分析结果如表3 所示。智能变电站继电保护系统新增加了合并单元、智能终端、交换机等新型电子设备，和传统变电站继电保护系统相比，智能变电站继电保护系统的可靠性会降低。智能变电站继电保护系统的线路保护、主变保护等间隔型保护操作要注重考虑系统的可靠性、结构和连接的清晰性，适合使用直采直跳的模式；跨多间隔母线保护需要考虑母线保护设备光口数量、保护系统结构、系统可靠性，适合使用网采网跳的形式[4]。

表3 变电站冗余线路保护可靠性分析结果

3 智能变电站继电保护系统可靠性运行保障措施

3.1 做好过程层的继电保护

在这过程层，需要相关人员做好变电站母线、变压器、输电线路等电气设备的维护管理，通过一系列维护管理措施将电力系统运行风险降到最低，为电力调度系统提供必要的保护支持。在智能变电站的保护功能上，要注重采取积极的措施简化系统保护设备和系统保护装置，在智能变电站主保护定值出现较小波动时，继电保护不会在电力系统运行的过程中出现变化。

从实际运行情况来看，智能变电站存在大量的一次设备。因此，在智能变电站的继电保护中，需要区分软硬件开关的设计，为智能变电站的软硬件提供独立的保护，从而提升变电站母线、输电线路的保护水平。相同的输电线路可以采取独立采样方式，借助不同开关电流实现输电线路的独立采样，实现对系统电流的综合把握。在实际的智能变电站保护工作中可以使用一个多端线路对智能变电站中的变压器和母线实施保护，在智能变电站的内部实现同步采样，并根据变电站运行情况来调整数据，目的是增强采样数据的适用性和可靠性。

3.2 做好间隔层的继电保护

做好间隔层的继电保护能够增强智能变电站保护系统的安全性和可靠性，在双重装置的作用下能够实现对后备保护系统的集中化配置，从而为变电站的稳定运行提供后备设备保护和开关失灵保护，还能够保护临近范围内的相连线路和端母线，从而在后备电流的基础上诊断智能电网运行问题和故障，根据智能变电站的跳闸问题提出对应的对策。另外，可以在全站仪设备的支持下集中化配置电压，结合电网运行要求调整继电保护装置。在间隔层做好继电保护能够在了解电网运行的基础上提前制订多套运行方案，通过选择理想的运行方案更好地实现智能变电站的继电保护功能。

3.3 优化系统组网结构

增强系统冗余性能够增强继电保护系统的安全性、稳定性和可靠性。具体需要做好以下几个方面的工作。（1）根据ICE 61850 标准设计新的网络作为智能变电站过程层网络，由此增强智能变电站继电保护的可靠性和安全性。从实际运行情况来看，传统变电站每一个二级系统的数据采集环节会存在冗余，智能变电站可以利用统一的数据采集方法来收集数据，在这个过程中能够保障数据元的统一，打破二次专业壁垒，最终打造出以继电保护为核心的二次专业结构体系，减少智能变电站数据采集的冗余，降低网络数据采集的延时性，提升智能变电站运行的安全性和稳定性。（2）借助以太网交换机中的数据链路层技术为智能变电站的自动化运行提供实时监控，在多个模式的作用下实现智能变电站建设的多个目标。（3）总线系统在交换机的作用下能够实现数据信息的顺利传递，在这个过程中可以减少接线。数据信息传递的冗余性较大，为了解决这个问题，可以使用环形结构替换总线结构。环形结构上的任何一点都能够提供不同的冗余，将冗余信息和以太网交换机结合会出现管理交换网络中的冗余链路，生产树协议，从而为智能继电系统的运行提供物理中断冗余度，将网络重构控制在一定范围内。综合分析，在智能变电站运行过程中需要相关人员在综合多方面意见的基础上选择适合的网络架构，最终有效提升智能继电保护系统的安全性和可靠性。

3.4 增强环形结构母线的可靠性

环形结构本身的可靠性比一般结构强，将环形结构引入母线保护装置中能够在以往的基础上进一步增强继电保护系统的安全性和稳定性。因此，在智能变电站继电保护系统中需要采取积极的措施增强环形结构母线保护的可靠性，可以采取最小路节点历法[4]。传统结构的母线保护可靠性较低，环形网络结构母线的安全性和稳定性能够满足智能继电保护系统的可靠性，使用环形结构的母线之后，智能变电站继电保护系统的各项指标得到提升。

3.5 优化运行模式

在智能电网运行的过程中需要合理利用设备监管信息，借助分割智能终端和合并单元的模式处理监督信息，通过合理的网络调度处理公用交换机的信息。在智能变电站运行过程中，相关人员需要结合实际情况对系统设备实施维护管理，完善智能变电站的运行状态评估指导手册，对智能变电站运行过程中的特殊部位进行有效处理，从而为智能变电站的稳定运行提供切实可行的支持[5]。

3.6 智能变电站系统异常处理

针对智能变电站系统运行异常现象，相关人员需要分析和处理智能变电站的异常信号、正常信息等，了解智能变电站的故障情况，及时处理系统故障，并检查数据处理单元工作情况和软件配置情况[6]。以上的检查工作要以典型故障的特征状态为基础，在整合模态量信息的基础上建立智能化分析测试系统，从而在网络设备出现异常情况时及时采取自动分析模式，从而保障智能变电站继电系统运行的安全性、可靠性。

4 结束语

综上所述，和传统变电站相比，智能变电站具备较强的稳定性、可靠性，在智能技术的支持下，智能变电站继电保护系统的可靠性会得到大幅度的提升。继电保护是保证智能变电站稳定运行的第一防线，在保证电网运行安全方面意义重大。通过对智能变电站继电保护系统元件的可靠性进行分析发现，和常规意义上的继电保护相比，智能变电站继电保护系统的可靠性管理更为复杂。对于智能变电站继电保护系统的线路保护、主变保护等间隔型保护操作来说，要注重考虑系统的可靠性、结构和连接的清晰性，适合使用直采直跳的模式；对于跨多间隔母线保护来说，需要考虑母线保护设备光口数量、保护系统结构、系统可靠性，适合使用网采网跳的形式。