电力系统继电保护系统控制及可靠性研究

电力系统继电保护系统控制及可靠性研究

陈琳

广东电网有限责任公司韶关供电局  广东韶关  512000

摘要：电力设备整体向高功率、高可靠性以及高智能化方向发展，而且变电站也逐渐实现有人值守到无人值守的过渡，而这也意味着电力系统继电保护的价值更为突出。加强电力系统继电保护系统可靠性的分析与研究，对于电力管理、日常运维、故障处理、用户服务优化具有积极意义，需要建立广域范围的设备状态监测网络，积极发挥远程监控、保护、控制作用。

本文主要就电力系统继电保护系统控制及可靠性问题进行研究，明确提升可靠性的有效举措。

关键词：电力系统；继电保护；可靠性分析；主网故障预警

经济的快速发展使得电网规模不断扩大，覆盖面积更广，以更好地满足激增的市场电力需求。但也对电网供电安全性、可靠性、稳定性提出了更高要求。继电保护系统是电网有效运行的保障之一，而其保障作用的发挥以其可靠运行为前提。在新的电力改革背景下做好继电保护可靠性的研究分析具有现实必要性，将直接关系到电力系统的稳定运行。因此关于滇西系统继电保护系统控制及可靠性的研究必不可少。

1 继电保护系统任务

继电保护是保障电气设备安全，确保其稳定运行的系统，其主要功能见图1。当电力系统存在异常情况，继电保护装置及时发出故障预警信号，并支持故障的快速切断，避免故障范围的扩大。其扮演电力系统守护者的角色[1]。电力系统较为复杂，对应的继电保护装置多为几套相互独立的装置组合构成。任何电力设备只有在继电保护装置保护之下才能确保自身稳定运行。电力系统继电保护装置功能的发挥又以其可靠、安全、灵敏运行为前提。电力系统继电保护的根本任务就是第一时间预知故障，作出判断与动作，进行故障应急应对，特别是远距离的电力故障。继电保护使其最近的断路器进行短路操作，并发出报警信号，由电力抢修人员展开故障抢修。保护装置的价值也体现为监测电力系统运行状态，以全过程实时监测确保电力系统内部指标正常。

图1 电力系统继电保护系统的主要功能

2 继电保护可靠性指标

可靠性指标与速动性指标、灵敏性指标、满足性指标息息相关，是继电保护自动化装置功能发挥的基本前提。因继电保护装置运行原理的差异，需要采取多重可靠性的特征量表评估其可靠性。根据国内电力系统实际情况，从继电保护特征出发，明确继电保护自动化装置可靠性评价指标为成功率、无故障时间及有效度。具体来说，成功率是在特定条件下，产品能够完成特定功能的概率。而平均无故障时间是指两次故障之间的平均用时。又有可修复产品与不可修复产品平均无故障用时的区分[2]。可修复产品平均故障时间为两次故障间的平均寿命，不可修复产品则对应失效之前的工作时间。有效度则是评判自动化装置修复之后运行状态可靠性的关键指标。继电保护自动化装置必须减少冗余设计，并采取优化保障举措，以继电保护自动化装置可靠性的提升，提升电力系统运行稳定性，使得电力企业受益。

3 继电保护系统可靠性提升策略

鉴于主网继电保护故障识别是故障诊断及处理的前提，因此主网继电保护主要围绕故障识别系统设计展开。最初的主网继电保护故障识别通过专家系统得以实现，使用专家推理方法的计算机模型负责解决主网继电保护故障识别问题[3]，但专家知识库建立周期较长且完备性验证较为困难，知识库后期维护成本较高，无法满足大规模主网继电保护故障识别要求，影响继电保护实效。目前多用于离线主网继电保护故障识别中应用，带有明显的应用局限。随着人工神经网络技术的应用，基于人工神经网络的主网继电保护故障识别方法问世，对比专家系统其容错能力更强、学习能力更强，主网继电保护故障识别率更高。而随着数据挖掘技术的推广应用，其联合人工神经网络技术带来主网继电保护故障样本完备性限制的突破，即便在样本不完备的情形下也能得到较好的主网继电保护故障识别效果。故障识别主要得益于主网自动主站告警系统的建构。

主网自动主站告警系统主要依靠告警数据库中海量信息的智能化告警分析，根据当前主网的运行状态、负荷转移、风险评估等，实现主网稳定运行的一种技术手段，其主要架构包括主网EMS系统、主网EMS系统，网络合并与潮流匹配、计算机平台、调度辅助决策以及三维可视化等，通过状态预测风险评估、状态估计智能分析[4]，实现静态安全预警、电压安全预警、实时监测和故障智能告警。此外，在构建智能化告警系统时，还应设置告警服务器、调度服务系统、监控系统、保护信息服务系统等，实现主网管理的自动化、智能化与一体化，加强对系统运行中各项信息及风险的分析，实现自动监测和预测安全隐患。

3.1在线模型的重建技术

在线模型重建技术，是利用EMS系统和信保系统来自动抽取相关信息，如图形文件、事故简报、量测数据、告警信息、主网静态模型等，然后与开关信息和主网两侧信息进行对比与匹配，在主网开展在线网络模型的重建，从而保障主网读取的事故数据、告警数据的精准性和全面性。

3.2全景平台可视化技术

主网自动化主站告警系统，要求建立全景可视化数据平台，将设备CRM模型与SVG图形导入到可视化数据平台中，进行一次、二次设备建模操作，并让建模与图形相关。对实时数据、电网拓扑、继电保护工作、告警信号、电网地理信息、在线电网技术分析等进行一体化管理、分析，及时找到主网故障点及运行风险点，切实维护整个电网的安全与稳定。

3.3告警系统优化技术

智能告警系统能根据现场实际情况，以大局思维、统控理念去做好各种信息的分析处理，明确合理的推理决策思路，将有价值的分析判断结果传输给调度工作人员，辅助调度工作人员进行监控与处理[5]。因此需利用好告警系统的优化技术，实现该系统三方面的优化。第一，告警窗优化，将告警窗分为主告警窗和辅助告警窗，主告警窗进行语音，光亮告警及人工确认处理方式，辅助告警信息进行查询辅助判断。第二，告警重新分类汇总，将原有的大量告警信息根据告警原则分类汇总，将同一类告警信号进行压缩并合并，减少抖动信息因频发而霸屏告警窗的影响。第三，告警查询优化，按照推理合并后的事件进行告警查询，结果返回该事件相关的所有告警信号（SOE、COS）；进行告警格式优化，根据调度规程和调度台工作习惯进行告警信号的“站+线+设备”优化命名。

4 结语

我国智能电网变电站继电保护以信息技术为依托，以自动化控制技术为支持，强调对变电站设备的智能化管控与分析，以保证电力系统运行安全高效，而这需要确保继电保护系统运行可控且可靠。我国电力事业不断发展，电力系统规模扩大，电力系统运行压力增加，对继电保护技术要求更高。只有进行继电保护系统可靠性的深度分析，加强其与电力系统运行的协调性控制，才能切实发挥继电保护价值，有效遏制电力系统故障，全面提高电力系统运行可靠性，带来我国电力事业的进一步发展。

参考文献：

[1]高俊. 智能变电站继电保护检测和调试技术研究[J]. 冶金与材料,2021,41(06):67-68+71.

[2]裘德玺. 影响火力发电厂继电保护可靠性因素分析及改善措施[J]. 科技与创新,2022(02):73-75+79.

[3]刘明晓. 牵引变电所继电保护故障分析与应对策略探讨[J]. 中国设备工程,2022(06):80-81.

[4]王献志,赵宇皓,周雪青,张卫明,郭少飞,严敬汝. 考虑新能源接入的配电网继电保护研究[J]. 电子器件,2021,44(02):339-345.

[5]施剑. 电力系统继电保护自动化装置可靠性研究[J]. 技术与市场,2021,28(10):128-129.