數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

摘 要：本文借助對數(shù)字變電站實(shí)際使用技術(shù)的研究，針對變電站自動(dòng)化控制體系應(yīng)用技術(shù)的前進(jìn)方向進(jìn)行了分析，探討了數(shù)字變電站技術(shù)的具體使用模式以及未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；繼電保護(hù)；配置

中圖分類號(hào)：F40 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用

1.1 信息通信網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)前通信技術(shù)采用高科技通信載體替換常用的電纜，借助分層組網(wǎng)方式令變電站在結(jié)構(gòu)層次關(guān)系上更加簡明，令二次系統(tǒng)的實(shí)際操作十分便捷。變電站采用的二次設(shè)備幾乎都源自標(biāo)準(zhǔn)化以及模塊化的微處理器進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，使用網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)設(shè)備對接，滿足數(shù)據(jù)及資源共享的要求。借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可以完成跨變電站、自動(dòng)調(diào)整控制以及區(qū)域電網(wǎng)的實(shí)時(shí)保護(hù)。

1.2 自動(dòng)化運(yùn)行

這項(xiàng)技術(shù)具體包括：電力系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)、分流轉(zhuǎn)換以及控制的自動(dòng)化、記錄實(shí)時(shí)狀態(tài)無紙化以及數(shù)據(jù)信息的分層化。變電站的自動(dòng)化控制體系能夠令變電站在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，第一時(shí)間給出故障檢查報(bào)告，同時(shí)給出解決故障的具體建議和辦法。具有智能設(shè)計(jì)的一次設(shè)備都擁有自我檢測的功能，一旦檢測到系統(tǒng)存在運(yùn)行缺陷時(shí)就會(huì)第一時(shí)間報(bào)警，同時(shí)自動(dòng)打印出變電站相關(guān)運(yùn)行設(shè)備的檢測報(bào)告，能夠隨時(shí)分析電氣設(shè)備的具體信息，并自主的實(shí)施高級(jí)功能。現(xiàn)代的高壓斷路器二次系統(tǒng)是借助微處理機(jī)、現(xiàn)代傳感器以及電子技術(shù)共同設(shè)計(jì)構(gòu)建的。

2 數(shù)字化變電站保護(hù)設(shè)置具體方案

數(shù)字化變電站保護(hù)通常采用基本保護(hù)和系統(tǒng)保護(hù)。基本保護(hù)根據(jù)保護(hù)對象配置保護(hù)措施，例如：針對電力傳輸線路的保護(hù)、針對母線安全的保護(hù)、針對主變壓器的保護(hù)以及針對各主要開關(guān)的保護(hù)。把過去保護(hù)裝置里面的輸入插件更換為數(shù)據(jù)采集光纖接口，I/O的接口插件更換成GOOSE的光纖接口，同時(shí)還把針對CPU插件的檢測量轉(zhuǎn)為通信接口。把操作插件轉(zhuǎn)到智能操作箱來，不過保持一些完成開入壓板的投退，完成開出壓板的投退，這與使用舊互感器時(shí)的基本工作原理一致。

系統(tǒng)保護(hù)的配置方案必須使用雙重化的配置原理，各套單獨(dú)的系統(tǒng)保護(hù)裝置均可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)站所有設(shè)備的保護(hù)，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)個(gè)別設(shè)備的繼電保護(hù)等要求，還具有測控的作用。每套保護(hù)系統(tǒng)均包含有：主變壓器、傳輸線路與母線的保護(hù)以及測控功能，從原理上來講，兩套系統(tǒng)并沒有區(qū)別，彼此都可以為對方的備用，也可以獨(dú)立完成保護(hù)功能。

和基礎(chǔ)保護(hù)配置對比，系統(tǒng)保護(hù)配置能夠同時(shí)保護(hù)許多對象以及電子組件，把設(shè)備信息進(jìn)行整合共享，所需的設(shè)備數(shù)量不多，運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，不過現(xiàn)在這方面的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)還很少。

新型的變電站，使用了分布式的電子互感器與合并單元的數(shù)據(jù)采集模式進(jìn)行，數(shù)據(jù)借助網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)至保護(hù)設(shè)備，將統(tǒng)一又準(zhǔn)確的時(shí)鐘定為系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，同時(shí)借助精準(zhǔn)的對時(shí)技術(shù)，令每個(gè)數(shù)據(jù)采集單元的時(shí)鐘、每個(gè)保護(hù)裝置的時(shí)鐘保持同步，進(jìn)而完成同步的數(shù)據(jù)采集以及各保護(hù)彼此間信息的互換。

運(yùn)行過程中，南方電網(wǎng)目前碰到了不少問題，比如：對于保護(hù)定值的設(shè)定，在IEC61850里就只是部分常見意義的非重要信息，但是對很多定值的具體條目都未進(jìn)行設(shè)定；僅僅設(shè)定了保護(hù)“動(dòng)作”、“起動(dòng)”，除此之外許多代表保護(hù)組件的行為信號(hào)均未進(jìn)行約定；基本的“告知”等相關(guān)信息，像保護(hù)自檢這些在IEC61850里并未進(jìn)行約定；目前的某些特殊需求，例如：三相不一致的保護(hù)配置就暫時(shí)還未有邏輯節(jié)點(diǎn)能夠?qū)?yīng)使用。

被眾多保護(hù)廠家積極使用的IEC61850提倡是面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)理念以及嵌套式的建模思想，這樣大大提高了系統(tǒng)建模的靈活性。不過這種靈活性，對于真正的用戶來說，還需要解決該靈活性應(yīng)該怎樣實(shí)現(xiàn)測試以及統(tǒng)一的問題。

出于防止任意設(shè)置模型模板的名稱以及規(guī)則，任意拓展模型以及模板發(fā)生重合現(xiàn)象的考慮，必須建立一套完整有效的拓展原則。為此，行業(yè)內(nèi)推出了GOOSE配置原則，統(tǒng)一的GOOSE的解決方案；建立保護(hù)GOOSE的軟壓板原則，整合了GOOSE的實(shí)現(xiàn)方式及故障處理；設(shè)定了保護(hù)定值的具體排號(hào)原則，統(tǒng)一了保護(hù)定值的具體排序原則。此外，光CT、光P，r的采用，信息傳輸可靠性以及安全性，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與原則的統(tǒng)一，相關(guān)工作人員的專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，變電站的日常以及故障管理，都需要深入的再研究。

3 數(shù)字化變電站及其組件的技術(shù)升級(jí)特征

（1）統(tǒng)一的硬件平臺(tái)，所有廠家的任何保護(hù)均能夠使用統(tǒng)一的硬件平臺(tái)，該平臺(tái)的實(shí)際要求和具體的保護(hù)間并沒有直接關(guān)系，我們既可以完成保護(hù)要求也不需要對硬件平臺(tái)做任何改動(dòng)，借助配置文件就能夠輕松轉(zhuǎn)換保護(hù)的具體類型。現(xiàn)在不少廠家都使用了統(tǒng)一的硬件平臺(tái)，不過存在很多問題，例如硬件未能實(shí)現(xiàn)有序的更換；進(jìn)行更換的時(shí)候必須改變部分硬件，即使能夠改變，但是參數(shù)配置過于復(fù)雜導(dǎo)致無操作性。這里需要考慮是否可以進(jìn)行一鍵替換，如果能夠順利實(shí)施，不僅能降低維護(hù)人員工作強(qiáng)度，還能同時(shí)減低他們的工作難度。（2）隨著IEC61850的實(shí)施，繼電保護(hù)也出現(xiàn)不小改變，工作者需要考慮的是怎樣在新系統(tǒng)的框架下完成傳統(tǒng)的繼電保護(hù)功能，使其處于穩(wěn)定狀態(tài)。使用數(shù)字CT、PT，可以為繼電保護(hù)帶來巨大轉(zhuǎn)變，那么保護(hù)方案要如何去配合現(xiàn)代通信結(jié)構(gòu)，保護(hù)信號(hào)交換如何才可以實(shí)現(xiàn)分布式保護(hù)的目標(biāo)等問題，必須得到足夠重視。（3）最近WAMS系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，這是技術(shù)進(jìn)步的證明，此外還提出了廣域保護(hù)的新概念。針對時(shí)間同步能力的相關(guān)模擬，肯定會(huì)成為關(guān)鍵部分。將時(shí)間同步技術(shù)作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)的廣域測量與保護(hù)技術(shù)會(huì)越來越多的被應(yīng)用在維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定方面。（4）當(dāng)前，針對低壓線路的保護(hù)達(dá)到控制合一及實(shí)時(shí)保護(hù)的狀態(tài)，由于61850的應(yīng)用以及進(jìn)步，保護(hù)和自動(dòng)化功能將更加深入的融合，控制功能和保護(hù)也將緊密接合。雖然能夠從邏輯的層面對其進(jìn)行區(qū)別，不過物理層面如果在同一系統(tǒng)里出現(xiàn)，就很難識(shí)別。基于這種情況，其他功能會(huì)否對具體的保護(hù)功能產(chǎn)生影響也需要我們的研究。

結(jié)語

我們只有真正理解了數(shù)字化變電站以及繼電保護(hù)裝置的配置方案，并且熟悉繼電保護(hù)在實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題，才可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并順利解決變電站出現(xiàn)的故障，從而確保變電站系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用展望[J].華東電力，2006.

[2]魯園剛，劉驤，張長銀.變電站的數(shù)字化技術(shù)發(fā)展[Z]，2006.