淺談數字化變電站的繼電保護適應性

摘 要：網絡通信對電子式互感器和二次回路的采納推動了繼電保護技術的快速發展。電子式互感器具有安全性高、測量精度高、頻率響應范圍寬、動態范圍大等特點，因此其廣泛使用可以使繼電保護技術長期存在的問題得到有效解決。本文結合相關的研究分析，提出了動態模擬測試數字化變電站繼電保護的方案。

關鍵詞：數字化；變電站；繼電保護；適應性技術

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 22-0000-01

數字化變電站是智能電網建設的重要組成部分，它深刻的影響和改變了變電站的自動化運行和管理，帶來豐厚的經濟效益和技術價值。網絡通信對電子式互感器和二次回路的采納推動了繼電保護技術的快速發展。電子式互感器具有安全性高、測量精度高、頻率響應范圍寬、動態范圍大等特點，因此其廣泛使用可以使繼電保護技術長期存在的問題得到有效解決。在數字化變電站中應用通信網絡技術，有利于變電站過程層網絡化的實現，達到信息共享。

一、繼電保護相對于電子式互感器及通信網絡的適應能力

電子互感器工作原理的研究表明，電子互感器工作原理可以分為有源式和無源式，反映了應用于數字化變電站工程中的主要形式。根據電子式互感器的工作原理，可以將其劃分為基于Rogowski線圈原理和基于光學原理的兩種方式。此外，在電子式互感器工作中，數據采集傳感器的準確性和實時性的判斷，雖然IEC/60044-8標準中有一定的規定，但是不同廠家之間的原理制造工藝技術上會有所不同，這就使不同廠家之間制造的電子式互感器在處理延時和量程指標方面，有很多的不同。

（一）對量程之間的誤差進行分析。電子式互感器測量輸出范圍是有一定標準的，一旦超出這個范圍，可使互感器+輸出量程的上下限值出現變動，電流波形會呈現出“平頂”的情況。這時與之相對應的配合應用和不同廠家生產的電子式互感器，如果在測量范圍上有不同情況出現，就會使其測量值比互感器量程要大，從而造成同一測量值輸出的測量結果不一致，還會出現嚴重的差異化結果，能夠不同程度的影響到保護裝置的功能，更嚴重的會給電流差動保護帶來不準確的動作。

（二）分析測量的延時。在同一時間內，運用同一個錄波器對2個廠家的電子式電流互感器測量進行相位測量，經過計算，這兩個電流互感器測量的結果之間在時間上相差了0.5ms。但是要想達到減少和預防這類誤差對繼電保護帶來的嚴重損害的目的，就要求在進行工程應用之前對電子式互感器的測量延時，要采取一定的措施，檢測其是否合格。

二、繼電保護適應電子式互感器和通信網絡的能力分析

（一）繼電保護適應過程層網絡的能力分析。數字化變電站繼電保護與傳統變電站有著不同的影響因素。其影響因素除上面已談到的互感器的適應性以外，還有過程網絡影響因素。由于這些影響因素繼電保護動作會不及時，為解決這個問題，就必須對造成延時的因素進行改善。

1.對保護裝置采樣產生的延時。對于采樣數據，測量裝置有一定的延時現象，解決此問題的主要方式更多地是進行軟件優化。對測量裝置采樣算法進行改進，同步采樣頻率與發送數據的頻率，減少頻率不一致造成的數據采樣延時問題。

2.網絡的延時。針對網絡延時，需改善過程層網絡結構，提高網絡內對設施的利用率，提高信息傳遞效率；其次進行設備升級，提高信息傳遞速率。針對過程層網絡進行優化改善，努力減少網絡延時的現象。

（二）繼電保護對電子式互感器的適應性。針對電子互感器類型在當前數字化變電站中的不同用途和不同原理，影響不同類型的互感器的混合使用，其配合使用可能會產生數據差異。而差異主要表現在兩個方面：首先，是測量延時差異，電流互感器不同的測量標準，造成測量數據的時間誤差，這就是測量延時差異。其次是量程差異，由于不同互感器的量程不同，就會在工作中出現某設備處于安全量程中而其他設備的測量數據超過量程的情況。

（三）數字化變電站繼電保護及電子式互感器采樣同步問題。傳統變電站進行電氣量測量時采用的是電磁式互感器，保護裝置通過裝置內的A/D對數據進行相應處理，數據延時很小，可以忽略。數字化變電站電子式互感器及網絡設備的應用，導致數據采樣傳輸延時增大。為消除數據不同步問題，可以考慮以下解決方案：（1）站內鐘法的統一。各個設備對計時的不統一是造成延時問題較多的主要原因，針對該問題，最有效的解決方案就是統一計時方法，這樣就能解決不同型號設備的協同工作，以及系統內設備的統一工作；（2）同步標準的樹立。將保護裝置作為同步標準，電子互感器等其他設備已保護裝置為同步標準，利用軟件改進進行系統內統一，可以解決數據同步問題。

三、動態模擬測試數字化變電站繼電保護的方案

當數字化變電站內設備可靠性達到要求時，系統內設備的同步工作就對繼電保護適應性問題起到更大的決定作用。在上面已經討論了影響系統內數據同步問題的因素，為更大的發揮各個設備的協調性，就需對繼電保護進行動態模擬測試，保證模擬測試的針對性，以發揮模擬測試的作用。數字化保護動態模擬測試應既可用于測試評估數字化保護在特定電網環境中的應用性能，也可用于考核數字化保護在數字化變電站系統中的整體功能及性能指標是否滿足設計目標及應用要求，數字化保護測試方法至少應涵蓋如下內容：（1）對特定電網系統的數字化變電站系統，根據具體情況要求進行模擬；（2）對典型數字化變電站系統及典型組網方式進行模擬。

四、結束語

隨著經濟技術的不斷發展，數字化變電站的建設已經經歷了由理論研究向工程化轉變的過程，更加成熟的過程層組網技術開始應用于變電站運作中，加強了系統的可靠性，降低了運行維護成本。因此應深入研究在繼電保護中電子式互感器的有效應用，對數字化變電站的繼電保護適應性起到提升作用，從而推動發展繼電保護技術。

參考文獻：

[1]劉益青，高厚磊，高偉聰.適用于數字化變電站的繼電保護數據處理新方法[J].電力系統自動化，2011（15）：68-72.

[2]李強，黎洋，劉秋英.數字化變電站給繼電保護專業帶來的革新與挑戰[J].電工電氣，2011（05）：1-4.

[3]譚政.淺議數字化變電站中繼電保護的應用問題[J].中國科技縱橫，2013（07）：115.