數字化變電站繼電保護的適應性問題探索

凌兆偉

摘 要 科技的發展，使電力系統也不斷更新換代，繼電保護裝置在數字化變電站中的應用，更是大大提高了變電站的供電能力與供電可靠性。本文從數字化變電站的概況入手，對數字化繼電保護裝置的特點進行了分析，并就數字化變電站繼電保護對電子式互感器及通信網絡的適應性進行了分析。

關鍵詞 數字化變電站;繼電保護;適應性

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0193-01

繼電保護系統是一個歷久彌堅的優秀電力保護系統，在電力系統技術不斷更新的新時代，如何讓繼電保護系統能夠適應當下的數字化變電站系統，是保證電力系統安全、高效運行的關鍵，在這一活動中如何提高繼電保護系統和數字化變電站的相互適應性，本文將進行詳述。

1 數字化變電站的定義

所謂的數字化變電站，可以簡單的認為是用數字化信號代替過去的模擬電信號進行變電信息處理的新型變電系統，在這一系統中因為數字化信號自身的特點，數字化變電站可以利用變電信息的數字化，進行變電站變電信息的實時監控和實時傳送，具有測量精度高、安全性高、可靠性強、經濟效益好等優點。

2 數字化繼電保護裝置的特點分析

繼電保護裝置是一種歷史悠久，但是在電力保護中作用重大的系統，在這一系統的應用過程中，其自身具備的線路狀態感知能力、對線路狀態的判斷能力以及對線路異常狀況的及時處理能力，都讓它成為一個穩定的線路保護節點。在電力系統中的應用一直持續至今。數字化繼電保護裝置，是傳統繼電保護裝置的升級版，升級的主要部分是繼電保護系統的感應裝置，在這一裝置中感應信號由原來的電信號轉換為數字信號，因為數字信息傳遞系統的增加，讓繼電保護系統不再是一個孤立的個體，可以通過數據連接系統對電網運行數據和故障數據進行實時上傳，保證了電力系統運行過程中的安全性和穩定性。

3 數字化變電站繼電保護適應性分析

1）繼電保護裝置與不同的電子式交互傳感器配合使用的問題分析。

在數字化變電站中繼電保護裝置的應用最主要的問題是，和不同的電子式交互傳感器之間的配合問題，因為繼電保護裝置進行了數字化的改進之后，需要融入到數字化變電站的數字化體系中去，才能真正發揮其繼電保護的作用，在通常情況下，繼電保護裝置都是與電子式交互傳感器進行配合，來實現繼電信息與數字變電站主機的信息交互，但是在這一配合過程中，因為繼電保護裝置與電子式交互傳感器之間的系統差異，會造成二者之間的信息交互困難[1]。

①測量延時差異。

繼電保護裝置是保護電路不受威脅的重要保護裝置，在繼電保護裝置工作的過程中幾秒鐘的時間誤差，都會對電力系統產生重大影響，所以在繼電保護系統與電子式交互傳感器的連接中，要進行系統反應時間的差異比較，如果二者之間存在差異，要對繼電保護系統設定延時補償，以減少繼電系統的反應時間，保證電力系統的安全。

②量程差異。

在數字式繼電保護裝置工作中，電子式交互傳感器的量程對繼電保護工作有很大的影響，一旦繼電保護系統與電子式交互傳感器之間有量程的差異，測量的結果超出了量程的上限或者下限以后，就會在繼電系統的測量圖中形成穿心畸形，會導致繼電保護裝置的虛警，對繼電保護裝置安裝的電力線路造成運行穩定性的影響，所以在數字化繼電保護裝置安裝的過程中，要盡量選擇一個供應商生產的數字式繼電保護裝置和電子式交互傳感器，保證這二者之間的配合不會出現問題[2]。

2）過程層網絡和電子式互感器對繼電保護動作實時性的影響分析。

在電網保護的實踐中，傳統的繼電保護裝置在輸電線路出現故障的時候，反應時間是明顯快于數字式繼電保護裝置的，造成這一現象的主要原因就是過程層網絡數字繼電保護裝置的延遲，數字化繼電保護裝置在發現線路異常之后，要經歷保護裝置數字化采樣的延遲、電子式交互感應器處理延遲、網絡延遲等一系列的延遲，之后才能對電路異常采取措施。在正常的輸電線路運行中，繼電保護裝置的反應時間越快，繼電保護的作用面積就會越大，也就是說繼電保護系統反應的時間越短，所能保護的線路范圍就會越大，輸電網絡的安全性就越高。所以在數字化繼電保護裝置的應用中，不能光看到繼電保護裝置數字化之后的好處，也要看到繼電保護裝置數字化之后的缺點，要針對數字化繼電保護裝置的這一缺點改進繼電保護算法、減少數據處理環節需要的時間的系統改進，提高數字化繼電保護裝置的反應速度，確保電力系統的安全穩定運行[3]。

3）繼電保護處理電子式互感器數據異常的措施。

數字式繼電保護系統因為其內部傳感器感應形式的改變，對環境影響因素的抵抗能力變弱了，在強電磁環境的影響下，數字式繼電保護系統會因為內部感應單元的感應異常，而造成感應數據的異常，這種異常情況在高壓輸電網絡中更是常見，所以數字化繼電保護裝置要有應對異常數據的能力，能夠通過數據傳輸的異常現象和數據本身的差異程度，對數據的有效性進行判斷。

4）數字化變電站繼電保護及電子式互感器的采樣同步

問題。

與傳統的變電站通過電磁式互感器進行線路運行信息的測量不同，數字化變電站因為其本身高度的數字化，所以在不同系統進行信息交流時，都是運用數字信號進行信息交互的，這這一信息交互過程中，因為繼電保護系統需要將電訊號轉化為數字信號再進行信息交互，所以在與其他設備進行信息交互的過程中，就會產生信息交互不同步的現象，這對數字化變電站的精確控制是不利的。所以要采取措施讓數字化變電站的信息交互保持同步，為了達到這一目的，一般會采用以下措施：一是配置統一的外部時間源，二是合并單元插值計算[4]，三是采用繼電保護裝置作為電子式交互傳感器數據采集的同步源。

4 結論

數字化變電站是電力系統發展的方向，是電力系統運行的未來，在數字化變電站的建立健全過程中，繼電保護裝置的數字化改進和有機結合應用，是保證電力系統能安全穩定運行的關鍵，只有努力提高繼電保護系統的適應性，使之與數字化變電站完全契合，才能保證電力系統安全高效的運行。

參考資料

[1]朱林.基于實時以太網的數字化變電站體系結構和新型應用[D].華中科技大學，2010.

[2]陳正邦.110 kV數字化變電站繼電保護配置方案的研究[D].華南理工大學，2010.

[3]王旖旎.數字化變電站繼電保護系統可靠性設計技術研究[D].上海交通大學，2011.

[4]張航.智能變電站二次系統的設計及其工程應用研究[D].山東大學，2013.

[5]郭玉菡.110 kV坨九變電站主變壓器微機保護研究與應用[D].山東大學，2012.endprint