淺析數字化變電站的繼電保護技術

【摘要】變電站數字化程度的不斷加深，對變電站保護裝置的設計產生了嚴重的影響。就數字化變電站機電保護技術的應用現狀來看，雖然取得了一定的成果，但是在總體上仍存在一定的問題，需要在現有的基礎上加深研究，通過不斷創新與完善，爭取進一步提高繼電保護的有效性。本文分析數字化變電站繼電保護存在的問題，并提出了相應的改進措施。

【關鍵詞】數字化變電站;繼電保護;接地保護

變電站是電網的重要組成部分，主要起到連接輸電與配電的作用。隨著數字化技術在變電站中的應用，逐漸實現了信息化與自動化的轉變，與傳統變電站相比，電網運行具有更高的安全性與穩定性。為了能夠更好的滿足各項數字化技術在變電站中的應用，就需要針對繼電保護方面做進一步研究，以現存的問題為基礎，結合數字化變電站運行特征，確定切實可行的改進措施，爭取不斷提高電網運行的安全性與可靠性。

一、變電站繼電保護技術分析

變電站繼電保護技術主要包括線路保護、母聯保護以及主變保護三種，其中線路保護主要選擇用二段式或者三段式電流保護，一段為電流速斷保護，二段為限時電流速斷保護，而三段則為過電流保護[1]。另外，主變保護技術包括主保護與后備保護兩種，并且主保護分為重瓦斯保護與差動保護兩種。繼電保護技術在數字化變電站中的應用，一方面能夠提高繼電保護運行水平，另一方面數字化技術也為繼電保護技術提出了更大的挑戰。

第一，數字化變電站運行時，主要以數字化電氣測量系統來采集電流、電壓等電氣量，對一、二次系統在電氣上進行了有效隔離，在擴大電氣量測量范圍的基礎上提高了測量精度，進而能夠更好的將變電站冗雜的信息轉變為集成化更高的應用信息。

第二，數字化變電站要求繼電保護技術具有更好的繼電保護性能、系統軟硬件擴展功能以及可靠性。因此，需要對現用的繼電保護技術進行分析研究，爭取提高系統存儲能力，完成故障分量保護，并且通過對自動控制、算法以及技術的優化，滿足變電站運行所需保護。

二、數字化變電站繼電保護技術所存問題分析

1.勵磁涌流問題

變壓器空投時鐵心中磁通不會發生突變，非周期分量磁通出現導致變壓器鐵心飽和，使得勵磁涌流電流劇增。勵磁涌流具有大量的二次諧波，并且會隨著時間的延長逐漸衰減，在處理勵磁涌流產生的問題時，可以利用這兩個特點來進行處理[2]。在處理勵磁涌流問題時，為防止其引起的誤動作，可以向電流速斷保護中加入延時，削減勵磁涌流的影響。此種處理方式簡單方便，同時為了能夠更可靠的避免勵磁涌流造成的影響，還需要在加速回路中加入延時。

2.TA飽和問題

對于10kV線路出口來說，此處位置的短路電流比較小，電路距離電源比較遠，相應的系統阻抗也比較大。隨著系統規模的不斷擴大，短路電流也會增大，甚至會超過TA一次額定電流。在線路發生短路故障時，因為電流大于TA額定電流導致飽和，感應到的二次測電流趨近于零，就會使得保護裝置拒動。在解決此方面問題時，應選擇用變比較大的TA，如果是10kV線路應選擇變比在3005以上的TA[3]。另一方面，需要采取措施來減小TA的二次負載抗阻，以免造成TA飽和，減少保護裝置拒動問題的發生。

3.所用變保護問題

所用變容量比較小，但是變電站運行對其可靠性要求卻比較高，在對其進行安裝時，一般選擇接在10kV母線上。在數字化變電站繼電保護應用中，人們對所用變重視程度比較低，相應的采取的管理措施也就比較少，對變電站的正常運行帶來很大的威脅。傳統變電站所用變選擇的是熔斷器進行保護，安全性相對較高，現在數字化變電站所應用的所用變大多大多配置的開關柜，忽視了-rA飽和問題。所用變容量小，同時保護計量共用TA，一旦所用變發生故障，就會造成-rA嚴重飽和，很容易造成保護拒動，影響變電站的正常運行。針對此種情況，需要結合變電站實際運行情況，選擇用合理配置進行保護，尤其是在選擇-rA時應重點考慮所用變故障后飽和問題，為保證保護可靠性，一般需要將計量與保護-rA分開，減少保護拒動問題的出現[4]。

4.分布式母線保護問題

母線是變電站中的重要組成部分，對變電站能否正常運行產生的影響比較大，就傳統母線保護措施來看，存在擴展性不強、抗干擾性差以及二次接線繁雜等問題。在數字化變電中選擇用分布式母線保護技術，因為其所具有的分散處理功能，能夠有效解決以上幾個方面問題。對于傳統變電站來說，如果只是對母線采取一般的保護措施，基本上都無法滿足分布式母線保護數據通信量大的需求，并且也不能滿足數據實時性高的要求。因此，在數字化變電站發展中，需要加強對此方面問題的研究，選擇有效的網絡技術來對各項數據進行處理，爭取不斷提高變電站運行管理的可靠性與有效性。

三、繼電保護技術在數字化變電站中應用分析

1.動態仿真系統應用

智能電網的建設，要求數字化變電站應具備自動化、人性化、信息化以及數字化等特征。就現在我國已經正式運行的數字變電站現狀來看，應用繼電保護技術的二次設備并不具備完善的檢查與檢測手段，已逐漸不能滿足數字化設備運行需求。動態仿真系統在數字化變電站中的應用，可以對故障的發生與操作進行演練，為數字化變電站運行方法提供一個仿真模擬，進而能夠對故障錄波設備、繼電保護設備、智能儀表以及自動測控系統等二次設備發送模擬信號，完成對母線、變壓器的監控與保護。另外，動態仿真系統在數字化變電站的應用，還可以客觀的對變電站系統以及設備的可靠性進行評價，以此作為進一步保護管理的依據。

2.互感技術與智能開關單元應用

現在數字繼電保護裝置中功率小互感器已經取代了傳統繼電保護裝置中的CT與PT，與傳統保護效果相比，此種互感器可以將大電流與高電壓轉變為數字形成的信息，并利用網絡信息技術對各項數據進行分析處理。另外，斷路器中二次系統是在新型傳感器、電力電子技術以及微機的基礎上建立，同樣也能夠利用網絡完成控制與保護指令的傳達，以此來完成對各數字化接口的操作。選擇應用新型的互感器與傳感器，能夠更好的提升變電站運行安全性與可靠性。

四、結束語

隨著數字化信息技術的快速發展，智能電網的建設也提高了對變電站運行的要求。數字化變電站中繼電保護技術的應用還存在一定的問題，需要我們不斷加強研究，積極應用各種新型技術，爭取不斷提高繼電保護的有效性。面對數字化變電站發展帶來的挑戰，應建立完善研究團隊，并結合變電站運行實際情況，不斷創新技術，提高我國電網運行的保障。

參考文獻

[1]朱林，段獻忠，蘇盛，李銀紅.基于證據理論的數字化變電站繼電保護容錯方法[J].電工技術學報.2011，（01）：26-27.

[2]李仲青，周澤昕，黃毅，周春霞，詹榮榮，李明，杜丁香.數字化變電站繼電保護適應性研究[J].電網技術.2011，（05）：32-33.

[3]謝雄波.數字化變電站繼電保護技術的應用分析[J].中國新技術新產品.2011，（13）：21-22.

[4]許國峰，朱亞軍.數字化變電站繼電保護技術探析[J].科技創新導報.2011，（22）：15-16.