劉友元

【摘 要】近年來，人們對電能使用要求不斷提高，電力系統(tǒng)只有滿足用戶的使用需求，才能充分發(fā)揮電力系統(tǒng)的應(yīng)用價值。此時，數(shù)字化變電站應(yīng)運而生，只有不斷完善該變電站繼電保護系統(tǒng)、提高系統(tǒng)運行可靠性，才能確保電能穩(wěn)定供應(yīng)。通過可靠性建模的方式分析這一系統(tǒng)的基本組成和特點，能為電力行業(yè)發(fā)展起到鋪墊作用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化變電站；繼電保護系統(tǒng)；可靠性；建模

0 前言

現(xiàn)如今，電力企業(yè)不斷擴大發(fā)展規(guī)模，這類企業(yè)主要以維護電網(wǎng)穩(wěn)定運行為基本目標(biāo)，新型繼電保護系統(tǒng)應(yīng)用的過程中更應(yīng)做好性能檢測、可靠性分析等工作，因此，本文對數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)通過可靠性建模來展開探究具有一定現(xiàn)實意義。希望能為相關(guān)電力企業(yè)提供有效性參考。

1 系統(tǒng)組成及特點

1.1 系統(tǒng)組成

數(shù)字化變電站主要依靠先進信息技術(shù)進行升級和發(fā)展，這類變電站的繼電保護系統(tǒng)具有獨特性，它與傳統(tǒng)變電站存在差異，具體體現(xiàn)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成、連接方式等各個方面。系統(tǒng)組成模塊主要有同步時鐘源（TS）、合并單元（MU）、斷路器（BR）、傳輸介質(zhì)（TM）、保護單元（PR）、互感器（MI）、智能終端（IT）、交換機（SW）。其中，合并單元（MU）主要負責(zé)數(shù)據(jù)采集，并將特殊格式的數(shù)據(jù)有效性傳輸，傳輸終端為交換機（SW）；交換機能夠提供信息傳輸?shù)闹匾脚_，確保設(shè)備信息在這一平臺中實現(xiàn)及時共享；智能終端（IT）主要用來控制斷路器，并負責(zé)信息采集和傳輸。通信介質(zhì)多為光纖、銅線電纜，通信介質(zhì)的接口存在差異性，二者對保護系統(tǒng)運行穩(wěn)定性有一定影響。因為系統(tǒng)嚴格要求事件的序列性以及時間準(zhǔn)確性，因此不同設(shè)備傳遞信息的過程中應(yīng)進行校時處理[1]。

1.2 系統(tǒng)特點

由于系統(tǒng)內(nèi)部組成元件以及儀器的數(shù)量較多，只有做好組成元件、組成儀器的繼電保護工作，才能從整體上提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，確保繼電系統(tǒng)有序運行，這也是數(shù)字化變電站正常工作的基本要求。但上述元件實際運行的過程中極易出現(xiàn)故障，進而影響系統(tǒng)可靠性。例如，互感器結(jié)構(gòu)不同于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進而其運行方式對系統(tǒng)有序運行會產(chǎn)生阻礙作用，因為系統(tǒng)運行方式主要為以太網(wǎng)式，它的工作內(nèi)容主要以拓撲結(jié)構(gòu)交換機網(wǎng)絡(luò)為主，但保護系統(tǒng)運行方式主要以報文式為主，這種運行方式不僅會產(chǎn)生丟包現(xiàn)象，而且還會引發(fā)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴問題，進而阻礙數(shù)字化變電站有序運行，由此可見，適當(dāng)升級系統(tǒng)可靠性具有必要性。

2 通信模型及可靠性策略

2.1 通信模型

2.1.1 分析信息回路

實際分析的過程中，首先簡要介紹同步對時信息，主要針對同步時鐘源進行介紹，因為它在回路中的作用不容忽視，主要負責(zé)短時間內(nèi)時鐘信號的接受和傳遞，全面保護信號及信息的安全性。以目前變電站運行效果來看，對時法在信息回路設(shè)置中的應(yīng)用率較高，主要包括脈沖對時、網(wǎng)絡(luò)對時、編碼對時。然后具體介紹報文信息（SV/GOOSE），其中，SV報文信息回路首先通過單元拆分、合并等方式完成單元保護，同時，這也是交換機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基本途徑，這種類型的回路常以虛線的形式來顯示，進而信息傳輸期間無需應(yīng)用交換機網(wǎng)絡(luò)。后者常借助人員發(fā)布式完成信息傳輸，GOOSE報文特點功能具體體現(xiàn)在多點接受單點的信息傳輸，通信建模期間，它具有可靠性，并且適用性較強。

2.1.2 計算系統(tǒng)可靠性

保護系統(tǒng)要想在信息傳輸?shù)倪^程中彰顯應(yīng)用優(yōu)勢，充分發(fā)揮系統(tǒng)實施性，應(yīng)首先掌握信息與信息回路二者間的連接方式，并分析繼電系統(tǒng)受連接方式的影響，由于繼電系統(tǒng)內(nèi)部組成較復(fù)雜，如果某一系統(tǒng)出現(xiàn)運行障礙，那么整體系統(tǒng)將會受到影響。系統(tǒng)串聯(lián)情況下：根據(jù)計算公式對系統(tǒng)進行可靠性計算，在此期間，需要統(tǒng)計元件數(shù)量以及子系統(tǒng)個數(shù)，如果某個元件或者子系統(tǒng)存在冗余配置現(xiàn)象，那么系統(tǒng)整體運行效果達不到預(yù)期；系統(tǒng)并聯(lián)情況下：可靠性計算常用方法為最小路徑法，即通過最短路徑查詢完成數(shù)量計算，以此得知這一路徑的連通性概率，借此提升元件（節(jié)點/相應(yīng)線路）可靠性[2]。

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)建模——OPNET

具體指的是應(yīng)用OPNET仿真系統(tǒng)，使其開展于繼電保護分析階段。實際建模的過程中，能夠適當(dāng)借鑒面向?qū)ο笙到y(tǒng)建模法，同時還可以發(fā)揮圖形編輯器的應(yīng)用作用。OPNET網(wǎng)絡(luò)建模主要分為三部分，第一部分即網(wǎng)絡(luò)域，利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型掌握設(shè)備屬性，借此實現(xiàn)現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)映射；第二部分即進程域，利用C語言程序完成核心函數(shù)計算，然后對其進行計算分析，根據(jù)計算結(jié)果分析系統(tǒng)穩(wěn)定性；第三部分即節(jié)點域，主要通過功能整合完成層次結(jié)構(gòu)描述，以便為設(shè)備整合、設(shè)備有序運行起到鋪墊作用。

2.1.4 合并單元模型

主要以O(shè)PNET節(jié)點編輯域為基礎(chǔ)進行合并單元模型構(gòu)建，這一模型通過接口處理設(shè)置節(jié)點模塊——MAC，接下來經(jīng)過物理層完成數(shù)據(jù)傳輸。其中，合并單元節(jié)點模型主要進行數(shù)據(jù)包裝，即在數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上完成數(shù)據(jù)向IED傳輸。合并單元模型應(yīng)用層主要用來形成數(shù)據(jù)包，并完成信息傳輸、數(shù)據(jù)編碼填寫、鏈路層處理等基本工作。

2.2 可靠性策略

2.2.1 應(yīng)用軟件積分

軟件積分實際應(yīng)用的過程中，它主要利用Rogowski這一原理，互感器傳輸信息之前應(yīng)首先進行信息操作，通過信息操作獲取所需要的電流信號，這一工作離不開采集器的輔助和支持，同時，硬件積分也會發(fā)揮應(yīng)用作用，以此縮短不同單元整合時間，大大優(yōu)化軟件積分處理效果。軟件積分處理功能適用于暫態(tài)誤差處理工作，實際處理的過程中，代碼也能通過分析元器件特點以及影響因素來削弱積分的不利影響，以此降低采集器的功率耗量，減少處理成本，全面提高系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性，這對繼電保護系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢發(fā)揮具有促進作用，同時，電力行業(yè)也能持續(xù)發(fā)展。

2.2.2 應(yīng)用插值算法

在掌握系統(tǒng)應(yīng)用特點以及運行原理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用插值算法來提高系統(tǒng)運行可靠性，這對電力企業(yè)有序發(fā)展具有基礎(chǔ)性作用。應(yīng)用插值算法不僅會降低故障隱患發(fā)生幾率，而且還能妥善解決相應(yīng)問題，插值算法應(yīng)用期間應(yīng)遵循相應(yīng)規(guī)則，遵循間隔采樣要求，必要時借助外部時鐘的輔助作用，大大提高差值計算的準(zhǔn)確性，與此同時，有序開展重采樣活動，確?；ジ衅髟跀?shù)值獲取、整合的過程中被全面管控，這不僅會對相關(guān)裝置進行安全性保護，而且還能提高保護系統(tǒng)的可靠性。

根據(jù)數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析需要，選用適合的軟件積分、插值算法等策略提高系統(tǒng)可靠性，這不僅能夠具體掌握系統(tǒng)運行特點，而且還能全面了解系統(tǒng)運行方式，盡可能的降低系統(tǒng)運行故障，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性運行，這對電力企業(yè)經(jīng)濟效益增加具有促進意義[3]。

3 結(jié)論

綜上所述，電力企業(yè)在網(wǎng)絡(luò)信息背景中，通過建立數(shù)字化變電站來完成電能資源的有序供應(yīng)，通過可靠性建模的方式對這類變電站繼電保護系統(tǒng)進行全面分析，并提出可靠性策略，這不僅能夠優(yōu)化電能質(zhì)量，而且還能提高電力系統(tǒng)的安全性，大大降低電力系統(tǒng)運行風(fēng)險。此外，人們生產(chǎn)生活中對電能的應(yīng)用需要也能得到滿足，這在一定程度上會提升人們的生活質(zhì)量，電力企業(yè)也能有序運行。

【參考文獻】

[1]黃光，陳煥榮.數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性建模研究[J].通訊世界，2017，（21）：117-118.

[2]鄭海涯.數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性建模[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017，（05）：249.

[3]王超，王慧芳，張弛.數(shù)字化變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性建模研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2013，41（03）：8-13.endprint