數(shù)字化變電站繼電保護適應(yīng)性探討

史文豪

引言：隨著科技的不斷進步，電力系統(tǒng)逐漸向智能化、自動化、數(shù)字化方向發(fā)展。目前中國電網(wǎng)行業(yè)正在進行數(shù)字化變電站建設(shè)，因此對數(shù)字化變電站的繼電保護改革便成為一項重要課題。本文將結(jié)合中國變電站數(shù)字化建設(shè)實際，對如何加強數(shù)字化變電站繼電保護的適應(yīng)性進行探討分析。

由于社會經(jīng)濟的進步以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的日常生活水平逐漸提高，對于電網(wǎng)質(zhì)量有了更高需求。加強數(shù)字化變電站的繼電保護，保障數(shù)字化變電站運行環(huán)境安全穩(wěn)定逐漸引起電力部門重視。提高數(shù)字化變電站繼電保護能力水平，促進繼電保護適應(yīng)性改革，成為相關(guān)研究機構(gòu)的重要使命。

一、數(shù)字化變電站繼電保護存在問題分析

數(shù)字化變電站即是將變電站的模擬信息數(shù)據(jù)通過解碼轉(zhuǎn)化，翻譯成數(shù)字信息進行處理。數(shù)字化變電站大大提高了信息處理的效率，有效防止了數(shù)據(jù)信息丟失破損等情況的發(fā)生，將變電站的數(shù)據(jù)資源進行共享并及時更新，實現(xiàn)了變電站的智能化管理。數(shù)字化變電站的設(shè)備具有自動化特點，且接線便捷，具有更高的電磁兼容性，保證了數(shù)字化變電站較之傳統(tǒng)變電站具有更高精確度的計算測量、更安全可靠的網(wǎng)絡(luò)平臺，能為變電站帶來更顯著的經(jīng)濟效益。[1]因此，傳統(tǒng)的繼電保護裝置在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用便顯出了一些弊端，如實時檢測的動態(tài)范圍狹隘，對故障數(shù)據(jù)的測量精度不夠，和數(shù)字測量的頻率映射度小等，不能有效保證數(shù)字化變電站運行環(huán)境的穩(wěn)定性、安全性，對電力系統(tǒng)的正常工作造成隱患。因此加強繼電保護對數(shù)字化變電站的適應(yīng)性，提高繼電保護智能化，促進數(shù)字化變電站的科學(xué)化管理，對于促進電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展、維持社會經(jīng)濟高速增長、提高人民生活水平都有著較為重要的意義及深遠(yuǎn)影響。

二、數(shù)字化變電站繼電保護適應(yīng)性分析

數(shù)字化繼電保護裝置主要有以下的特征：

1、數(shù)字化特征明顯

與傳統(tǒng)的繼電保護裝置相比，數(shù)字化繼電保護裝置的信號處理模式主要為數(shù)字電路，而傳統(tǒng)的機電保護裝置則是模擬信息量，因此數(shù)字化繼電保護裝置對數(shù)據(jù)的處理速度更快，同時計算測量結(jié)果更加精確。數(shù)字化繼電保護裝置包含的端口網(wǎng)絡(luò)較多，因此功能相對較強大。數(shù)字化繼電保護裝置的數(shù)據(jù)采集主要是依靠電子模式互感應(yīng)器，因此對數(shù)據(jù)的采納收集速度更快，數(shù)據(jù)信息的共享更新效率較之傳統(tǒng)繼電保護裝置得到提升。

2、設(shè)備接口數(shù)字化

數(shù)字化繼電保護裝置的內(nèi)部信息傳遞是由覆蓋光纖實現(xiàn)的，數(shù)字化繼電保護裝置的端口網(wǎng)絡(luò)接線也是由光纖構(gòu)成。當(dāng)數(shù)字化繼電保護裝置的電子式感應(yīng)器將信息收集處理后，裝置內(nèi)部光纖會對其進行高速傳遞，在低壓端進行合并單元處理后進行輸出，從而得到精確數(shù)據(jù)。設(shè)備接口的數(shù)字化以及裝置內(nèi)部光纖傳輸大大提高了數(shù)據(jù)量的傳遞速度，降低了模擬信息和數(shù)字信息相互轉(zhuǎn)化的工作量，形成高效的信息數(shù)據(jù)處理模式。

數(shù)字化繼電保護裝置對于不同的電子式互感器有迥異的適應(yīng)性。電子式感應(yīng)器有不同種類，造成數(shù)字化繼電保護裝置的測量延時有差異，測量范圍也有一定差異。為了防止由于繼電保護裝置測量延時的誤差對繼電保護效果的不利影響，應(yīng)對數(shù)字化繼電保護裝置進行校正檢測，并采取一定措施對其進行時差補償。針對數(shù)字化繼電保護裝置測量范圍的不同，應(yīng)根據(jù)不同生產(chǎn)廠家的測量額度進行核實，盡量統(tǒng)一繼電保護裝置的測量參數(shù)，保證不發(fā)生計算檢測誤差。[2]針對網(wǎng)絡(luò)和感應(yīng)器對繼電保護裝置實時性，一般的數(shù)字化繼電保護裝置會有一個反應(yīng)周期，在進行故障檢測到實施保護間有一定的延時周期，包括數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸、感應(yīng)器處理數(shù)據(jù)、繼電保護裝置數(shù)據(jù)收集等延時因素。尤其是在數(shù)字化變電站中，這種延時周期體現(xiàn)地更為明顯。為了減少延時周期，提高繼電保護裝置實時性，確保數(shù)字化繼電保護裝置能及時地對故障區(qū)做出反應(yīng)、提出保護措施、發(fā)出警報，電力部門研究人員應(yīng)當(dāng)加強對數(shù)字化繼電保護裝置的算法改進研究工作，縮減數(shù)據(jù)收集處理的時間，進一步優(yōu)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)，加大對電子式感應(yīng)器的靈敏度測試，有效提高數(shù)字化繼電保護裝置的故障分析、診斷效率，縮減反應(yīng)周期。電子式感應(yīng)器還可能會由于外界的干擾出現(xiàn)傳輸故障，造成結(jié)果異常，因此在繼電保護裝置運行環(huán)境內(nèi)應(yīng)減少電子器械的使用，并及時進行數(shù)字化繼電保護裝置檢測，排除硬件故障，確保繼電保護裝置正常運行工作。此外，繼電保護裝置和電子互感器的數(shù)據(jù)樣本采集可能存在時間延誤差異，因此變電站相關(guān)工作人員應(yīng)注意進行裝置調(diào)整，對縮減采樣時差進行研究，從而使樣本數(shù)據(jù)的采集更加精確。

三、數(shù)字化變電站繼電保護適應(yīng)性模擬方案

為了有效提高繼電保護裝置對數(shù)字化變電站的適應(yīng)性，某變電站設(shè)計了一套模擬方案。通過對數(shù)字化繼電保護裝置的購置，該數(shù)字化變電站選擇了不同參數(shù)的繼電保護裝置，在投入使用的過程中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了一系列誤差，導(dǎo)致繼電保護的效率較低。通過分析得出，由于不同生產(chǎn)廠家的繼電保護裝置存在延時誤差以及量程誤差，阻礙繼電保護裝置相互間信息交流，不能對變電站存在的故障信息做出精確統(tǒng)一的監(jiān)測計算，導(dǎo)致繼電保護效率較低。該變電站在統(tǒng)一了繼電保護裝置之后發(fā)現(xiàn)，電子互感器和繼電保護裝置有一定的采樣時間差異，經(jīng)過討論研究，該變電站將站內(nèi)的時鐘進行了統(tǒng)一，同時對電子式互感器所收集的樣本數(shù)據(jù)進行了合并單元插值測量，使電子互感器的采樣基本與繼電保護裝置統(tǒng)一。為了排除電子式互感器可能出現(xiàn)的故障，該變電站提高了對其的網(wǎng)絡(luò)共享檢測，并采用了相對較獨立的電子式傳感元件，使電子式感應(yīng)器的硬件不至于發(fā)生故障相互影響，大大降低了電子式感應(yīng)器的數(shù)據(jù)傳輸誤差值。通過以上措施，該數(shù)字化變電站的繼電保護裝置實現(xiàn)了與變電站的有機適應(yīng)，大大加強了繼電保護質(zhì)量。

四、結(jié)語

為了防止數(shù)字化變電站出現(xiàn)供電故障、站內(nèi)線路短路等事故，繼電保護裝置的科學(xué)合理應(yīng)用尤其重要。然而目前中國的數(shù)字化變電站還存在著一系列繼電保護問題，如電子感應(yīng)器和繼電保護裝置不匹配等。相關(guān)電力部門應(yīng)加大對數(shù)字化變電站中繼電保護的適應(yīng)性研究，提高繼電保護質(zhì)量，有效避免數(shù)字化變電站故障為電力工業(yè)的發(fā)展做出貢獻。

參考文獻

[1]李仲青，周澤昕.數(shù)字化變電站繼電保護適應(yīng)性研究[J].電網(wǎng)技術(shù).2011-05-05.

[2]周程.數(shù)字化變電站繼電保護適應(yīng)性探討[J].經(jīng)營管理者.2014-05-25.

（作者單位：北京四方繼保自動化股份有限公司）