摘要：继电保护是智能变电站中很重要的构成部分，对于智能变电站管理人员来说，需要结合变电站的具体状况，不断改进与优化运维防误技术，以便获得最佳的继电保护成效。
关键词：智能变电站；继电保护；失效机理与薄弱环节
引言
随着社会经济的不断发展，人们对电能需求与日俱增，这给电力企业带来了广阔的市场前景。为了顺应时代发展，电力企业在相关设备以及系统方面投入了大量资金，不断地转型与升级。电力企业必须通过保证继电保护设备的稳定运行，来提高电力系统的稳定性，并为智能变电站的供电安全提供有利保障。总的来说，现代化的智能继电保护技术在电力保障方面起着关键作用。
1智能变电站阐述
所谓的智能变电站主要是指通过使用先进可靠、集成与环保的智能设备，在变电站信息数字化、通信平台网络化以及信息共享的要求下，能够自助实现变电站数据信息的采集、测量、保护、计量以及监测，同时要求该类型变电站能够具备电网实时自动控制、智能调节、在线分析以及协同互动等高级功能。一般来说，智能变电站具有一次设备智能化、二次设备网络化的特点，其对智能电子设备以及网络通信设备的使用，能够影响变电站的继电保护系统。
2智能化变电站继电保护系统构成
2.1电子式互感器
传统变电站互感器装置采用电磁结构方式，随着光电子技术的发展进步，数字化电气测量装置不断应用到变电站。电子互感器替代了电磁互感器，该互感器会根据是否应用传感头来决定电源，可分为有源和无源两个种类，可以克服传统互感器在使用过程中存在的问题，没有磁饱和现象，从而提高对故障测量的准确程度，使保护装置可以准确地动作，可以保护电力系统的安全运行。光缆取代了原来的电缆，绝缘方式比较简单。此外，电子互感器占用的体积较小，重量较轻，可以输出数字信号，使电站的二次系统实现集中控制，为实现变电站的智能化创造条件，满足了电气计量和智能化发展的要求。不需要采用油质进行绝缘，提高了使用的安全性，避免出现火灾和爆炸事故。
2.2合并单元
合并单元的主要作用是把电子互感器传输过来的数据信息进行组合，采用一致的时间标签和指定的数据传输格式把采集到的数据信息发送到保护控制装置，是过程层级数据传输的重要元器件。合并单元与电子互感器可以实现很好的配合，是过程层关键的电气元件，也是智能变电站重要的环节，并防止互感器和继电保护装置相互间产生复杂的接线，进一步减少了建设成本，可以实现二次设备的数据共享。
2.3交换机
智能变电站应用交换机建立网络平台来实现数据信息交换，取代了传统变电站利用电缆进行数据传输的方式。交换机是通信网络中重要的设备。网络交换技术是数据链路层级的信息技术，实现数据信息帧的转发。传输数据信息时，交换机可以形成可靠的数据渠道，控制网络数据的流量，从而保证数据帧可以实现快速交互，并通过交换地址表使信息在局域网中实现传输。生成树协议的应用，有效解决了交换机不形成环路的问题，防止出现广播风暴，使交换机相互间产生冗余链路，有效提升了智能电站稳定性和安全性。
2.4智能终端
电子式互感器技术的成熟和应用，再结合计算机控制技术，可以实现对变电站断路器运行温度、机构动作情况等的监测；通过对运行数据的采集和处理，可以准确地识别出断路的运行状态；科学安排检修时间，可以做到设备的状态检修，取代了原有的定期检查和预防性试验。智能终端是变电站一次设备的智能控制组件，可以接收和处理继电保护装置传输的跳合闸控制命令，采用断路器装置进行开断。断路器装置上的运行信息可以输送到监测装置或站控层，工程技术人员采用远程方式了解断路器的实时状态。
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3继电保护失效机理探讨
此前的研究简单的将继电保护失效的原因归结于元器件故障或者装置内部模块的故障。除此类故障外，最主要的就是信息交互失效导致的继电保护失效。针对信息交互失效导致继电保护出现运行失效的六类失效现象，从设计阶段、施工阶段以及运检阶段分析其原因：
（1）过程层网络失效：过程层网络在保护中占有极其重要的地位，需要谨慎对待。在设计阶段中，不存在导致过程层网络失效的原因；在施工阶段，由于搭建网络存在问题、配置错误或者性能测试不齐全均可会留下导致过程层网络失效的隐患；在运检阶段，交换机故障、通讯参数配置错误、光纤连接错误或者网络攻击均可能导致过程层网络失效。
（2）虚回路失效：虚端子的连接直接关系了保护是否能正确动作。一般虚端子完成后就不会再修改。在设计阶段中，设计院虚端子模型配置错误或者虚端子连接设计错误都有可能存在；在施工阶段，厂家连接错误的虚端子或者CID文件生成错误都导致虚回路失效。
（3）软压板失效：智能站内软压板替代了原有的硬压板，软压板的投入正确直接关乎着保护是否能正确动作。在设计阶段中，不存在导致软压板失效的原因；在施工阶段，由于软压板功能调试不全面、定值错误或者最后压板定值核对出错均可会导致软压板失效；在运检阶段，安措制定遗漏、错投退软压板均可能导致软压板失效。
（4）检修机制失效：检修压板的存在给信息的传递设置了一道“闸门”，只有同样投入检修压板的设备才能互相交互信息；在设计阶段中，不存在导致检修机制失效的原因；在施工阶段，由于检修压板状态与所发报文检修位核对失败会导致检修机制失效；在运检阶段，交换机故障、通讯参数配置错误、光纤连接错误或者网络攻击均可能导致过程层网络失效。
（5）“报文有效性判断”功能失效：报文有效性判断决定了保护装置是否会使用该报文，一般而言只会在施工阶段出现问题导致其失效。仅在施工阶段，由于对“报文有效性判断”没有进行充分测试才会留下导致“报文有效性判断”功能失效的隐患。
（6）信息异常：一般信息异常主要是采样不同步、装置对时参数或者额定延时的影响。仅在运检阶段，出现双AD采样不一致、报文乱序或者失步报文等信息异常会导致继电保护失效。
4智能站继电保护薄弱环节研究
将信息交互失败现象分为两类，第一类是信息交互失败，第二类是期望外信息交互，针对这两类分析失效机制影响中间的薄弱环节。信息交互失败现象中，按影响程度排名：（1）过程层网络失效的影响因素无疑是最严重的；（2）装置的同步对时出现问题的影响相对较大；（3）虚回路失效的影响也相对较大；（4）软压板的误操作影响适中；（5）“报文有效性判断”功能失效和检修机制失效的影响较小。过程层网络、虚回路以及安措的布置与恢复是导致继电保护信息交互失败的薄弱环节。
期望外信息交互现象中，按影响程度排名：（1）虚回路失效与软压板失效的影响因素无疑是最严重的；（2）“报文有效性判断”功能失效的影响相对较大；（3）检修机制失效的影响相对适中；（4）软压板的误操作影响适中；（5）过程层网络失、安措执行与恢复与装置对时失败的影响较小。虚回路、报文的质量以及安措的布置与恢复是导致继电保护期望外信息交互的薄弱环节。
结语
本文研究了智能变电站继电保护的失效因素及其机理，确定了智能站继电保护中存在的薄弱环节，有助于运检人员针对薄弱环节重点把控，提升继电保护可靠性，保障电网安全稳定运行。
参考文献
[1]温乐.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].化工管理,2018(35): 241.
[2]陈水耀.继电保护失效检测及检修策略研究[D].北京:华北电力大学,2016(05).
[3]龙翩翩.智能变电站继电保护失效模型与在线运检方法研究[D].华南理工大学,2017.
论文作者:刘鹏,牟鑫
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：变电站论文; 压板论文; 智能论文; 继电保护论文; 报文论文; 信息论文; 互感器论文; 《基层建设》2019年第19期论文;