張蕓

摘要：隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，國(guó)家對(duì)電網(wǎng)的要求也不斷提高，推動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略，有利于提高供電的可靠性及安全性，實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化，優(yōu)化質(zhì)量，下文就智能變電站繼電保護(hù)的可靠性進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；可靠性

前言

變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，而大量繼電保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用為變電站設(shè)備的運(yùn)行提供了安全保障。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，繼電保護(hù)系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，其可靠性也有了很大提高，尤其是數(shù)字化技術(shù)和光纖傳播技術(shù)的應(yīng)用，極大的提高了繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性。

1、智能變電站

伴隨著智能電網(wǎng)的提出，智能變電站成為建設(shè)智能電網(wǎng)必不可少的存在。智能變電站與數(shù)字化變電站密不可分但又區(qū)別于數(shù)字化變電站，它們?cè)诩夹g(shù)特征上是一致的，而智能變電站更注重于目的與結(jié)果，其智能化設(shè)備具有環(huán)保、可靠及低能耗的特點(diǎn)，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。智能變電站在信息傳輸上有了重大突破，隨著電子技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，二次系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化進(jìn)一步加強(qiáng)了其基本功能，并提升了其高級(jí)應(yīng)用功能，比如實(shí)時(shí)自動(dòng)化控制，智能調(diào)節(jié)等。智能變電站主要是采用了新型的電子式互感器，使變電站自動(dòng)化技術(shù)得到巨大跨越。從物理層面來(lái)看，智能變電站一次設(shè)備的數(shù)字化智能化以及二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化加強(qiáng)了兩者之間的連接；從邏輯層面來(lái)看，智能變電站功能分散、數(shù)據(jù)共享，對(duì)通信有了更高的要求。智能變電站的主要技術(shù)特征體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集數(shù)字化，系統(tǒng)建模標(biāo)準(zhǔn)化，信息交互網(wǎng)絡(luò)化，信息應(yīng)用集成化，設(shè)備檢修狀況化五個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)了電氣量數(shù)據(jù)采集的數(shù)字化應(yīng)用和站內(nèi)信息共享，加強(qiáng)了系統(tǒng)之間的集成，提高了系統(tǒng)的可用率，是數(shù)據(jù)更安全，更有效。

2、繼電保護(hù)系統(tǒng)

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)由電子式互感器、合并單元、交換機(jī)、智能終端、同步時(shí)鐘等元件組成。電子式互感器因其無(wú)磁飽和現(xiàn)象可以有效提高保護(hù)故障測(cè)量的準(zhǔn)確性及保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率，利用光纜塑造絕緣結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)環(huán)保且安全，電子式互感器提供的數(shù)字量輸出，加速了智能變電站的數(shù)字化智能化，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展性，從而取代了傳統(tǒng)電磁式互感器。智能變電站能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)即是交換機(jī)的運(yùn)用，交換機(jī)是通信網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備之一，是主要的信息傳輸通道，通過(guò)建立可靠的信息通道控制網(wǎng)絡(luò)流量，為管理交換操作提供了方便，并保證了信息的有效傳遞。智能終端可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)檢修及智能化控制，有效地對(duì)斷路器進(jìn)行開(kāi)斷控制并實(shí)時(shí)接收斷路器的運(yùn)行狀態(tài)，提高了運(yùn)行效率。同步時(shí)鐘技術(shù)在智能變電站中起著中流砥柱的作用，確保數(shù)字信號(hào)的采集與傳輸統(tǒng)一時(shí)序和時(shí)鐘基準(zhǔn)，而同步時(shí)鐘技術(shù)就可保證其可靠性和準(zhǔn)確性。合并單元也是因電子式互感器而產(chǎn)生的，用于對(duì)采樣信息進(jìn)行組合，避免了復(fù)雜的接線工作，有利于數(shù)據(jù)共享，也是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

3、可靠性研究

3.1現(xiàn)狀。智能變電站繼電保護(hù)與原來(lái)的獨(dú)立繼電保護(hù)裝置有較大不同，其功能被分解，從而使影響因素變得更加復(fù)雜和多元化。曾經(jīng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)主要面向保護(hù)對(duì)象設(shè)置，通過(guò)冗余繁雜的硬件來(lái)保證其可靠性，而智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)面臨著更多的約束條件及復(fù)雜性能，因此需要引入新型的可靠性分析法來(lái)解決這些難題。

3.2可靠性分析。系統(tǒng)的可靠性可以根據(jù)故障后系統(tǒng)能否修復(fù)而分為可修復(fù)系統(tǒng)和不可修復(fù)系統(tǒng)，而智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)則隸屬于可修復(fù)系統(tǒng)。首先必須對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)建立可靠性模型，由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與多元性，可以采用可靠性框圖法，既能清晰地觀察出各組件之間的邏輯關(guān)系，又能簡(jiǎn)化運(yùn)算過(guò)程?？煽啃钥驁D法主要適用于相互獨(dú)立的可修復(fù)系統(tǒng)，體現(xiàn)了各個(gè)功能單位之間的邏輯連接，值得一提的是，它是以元件失效影響的分析為基礎(chǔ)的。常見(jiàn)的可靠性框圖有串聯(lián)結(jié)構(gòu)、并聯(lián)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)是較為簡(jiǎn)單的兩種可靠性模型，但對(duì)于較為復(fù)雜的大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，便可使用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性方法，例如最小路集法、最小割集法、刪去留下不交化算法等。元件的重要性分析也是可靠性分析中的一部分，而元件的重要性取決于元件在系統(tǒng)中的位置及元件自身的可靠度。重要性的衡量往往可以作為一個(gè)系統(tǒng)可靠度的衡量，可以通過(guò)識(shí)別薄弱點(diǎn)來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。元件的可靠性取決于元件的質(zhì)量與數(shù)量，高質(zhì)量元件與量化的元件都可以大幅提高系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)的負(fù)荷，提高系統(tǒng)的可修復(fù)性。元件的重要性分析還可以幫助設(shè)計(jì)者識(shí)別在設(shè)計(jì)中占核心地位的元件，從而對(duì)其進(jìn)行著重保護(hù)，通過(guò)對(duì)各個(gè)元件的重要性衡量可以進(jìn)行合理的維修分配及檢查資源分配，提高工作效率，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，提高元件及系統(tǒng)的壽命。

3.3增強(qiáng)可靠性的措施。系統(tǒng)提高其可靠性的方法就是增加系統(tǒng)的冗余性，而系統(tǒng)的冗余性主要取決于裝置冗余度和網(wǎng)絡(luò)冗余度。對(duì)于以太網(wǎng)的冗余性，有三種基本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，總線型結(jié)構(gòu)接線少但冗余度差，環(huán)型結(jié)構(gòu)對(duì)任一連接點(diǎn)的故障都能提供一定的冗余?？梢詫⒕W(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時(shí)間控制在秒內(nèi)，但系統(tǒng)重構(gòu)時(shí)間長(zhǎng)并且復(fù)雜性及難度提高。星型結(jié)構(gòu)等待時(shí)間最少但是沒(méi)有冗余度，所以可靠性很低。通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)環(huán)型結(jié)構(gòu)是可靠性較高的一種方案，其可靠性框圖較為復(fù)雜，計(jì)算過(guò)程也十分復(fù)雜，但可通過(guò)最小路集進(jìn)行可靠性計(jì)算，另外環(huán)型網(wǎng)絡(luò)冗余方案提高了交換機(jī)的重要度。

4、結(jié)語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，推動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略刻不容緩，不僅有利于提高供電的可靠性及安全性，也便于實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化，優(yōu)化質(zhì)量。全文對(duì)智能變電站繼電保護(hù)的可靠性及元件重要度進(jìn)行了研究，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)由電子式互感器、合并單元、交換機(jī)、智能終端、同步時(shí)鐘等元件組成，影響因素變得更加復(fù)雜和多元化。繼電保護(hù)系統(tǒng)可采用可靠性框圖法，提高其可靠性的方法就是增加系統(tǒng)的冗余性，而系統(tǒng)的冗余性主要取決于裝置冗余度和網(wǎng)絡(luò)冗余度，本文具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

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