數字化變電站繼電保護適應性分析

汪經華

（國網池州供電公司 安徽省池州市 247000）

數字化變電站繼電保護適應性分析

汪經華

（國網池州供電公司 安徽省池州市 247000）

現階段，部分地區已開始運行數字化變電站，數字變電站具有極強的自動化、智能化特征，在提升電力調度工作效率的同時節約了大量的人工成本。對于數字化變電站而言，繼電保護技術具有重要的意義。筆者結合工作經驗與相關理論知識，在本文中分析了數字化變電站繼電保護的適應性，供有關人員參考借鑒。

數字化變電站；繼電保護；適應性

引言

得益于科技的高速發展，數字化變電站已成為可能，愈來愈多的國家在加緊研發更安全的數字化變電站技術。為了提升數字化變電站的可靠性，必須要著力于研究數字化變電站繼電保護適應性，加大繼電保護技術的開發力度、不斷地完善有關理論方案。我國對數字化變電站繼電保護適應性研究工作的重視程度較高，政府對該工作的投入不斷地攀升，其必然會有力地促進數字化電力技術的進步。

1 數字化變電站的繼電保護

1.1 數字化保護裝置

現階段，大部分變電站采用傳統的微機保護裝置，而這類裝置的數字電路的核心一般是微處理器，信息傳輸工作依賴于模擬信號，信號轉換工作容易產生誤差，因此傳統的微機保護裝置的可靠性并不強。數字化變電站采用了先進的數字信號技術，信息傳輸任務由可靠性高的數字信號完成。與傳統的變電站相較，數字化變電站的運行速度更快、穩定性更強。

1.2 保護裝置可靠性分析

作為電力系統的核心成分，變電站系統的安全防護工作極為重要，而繼電保護裝置是確保電站安全運行的關鍵因素之一。隨著數字自動化技術的不斷進步，相信在不久的將來我國將大規模普及數字化變電站，這就要求技術人員盡快提升繼電保護系統的可靠性。目前，繼電保護裝置元件主要有互感器、合并單元、傳輸介質、交換機以及同步時鐘源等。通過查閱相關文獻以及調查報告，認為現有各類變電站繼電保護元器件的可靠性較高，其為數字化變電站的普及創造了有利的條件[1]。

2 數字化變電站繼電保護的模擬方案

在探討數字化變電站繼電保護可行性之前，應當明確數字化保護測試的基本指標。選擇性、可靠性、快速性以及靈敏性等因素是保護測試工作的關鍵性指標。數字化變電站所應用的繼電保護技術較為復雜，變電站所采用的電子式互感器（見圖1）非常先進，變電站的工作任務重、運行時間長，應當大幅度強化過程層網絡以及電子式互感器對異常狀況的適應性，從而保障變電站更加穩定安全地運轉。為了確保變電站有效運行，技術人員需要對相關閉鎖機制進行合理測試，測試模式通常為數字化保護型測試，開展此類測試工作的目的在于提升變電站的安全性能，通過增加繼電保護的時間以滿足變電站對保護可靠性的要求。

圖1 電子式互感器結構示意圖

為了確保數字化保護在網絡系統中有效運行，技術人員需要開展質量合格的數字化變電站繼電保護動態模擬測試工作。需要特別指出的是，這里的變電站繼電保護動態模擬測試為系統級測試項目，測試任務較重，需要收集較多的參數信息。進行模擬測試工作的目的在于全面、準確考核系統的整體性能，確認系統各項功能是否正常。當前，電力系統中應用最廣泛的數字化變電站繼電保護動態模擬測試方法包括對各類電氣故障進行模擬，對數字化變電站組網模式與典型系統進行模擬，對通信網絡或者電子式互感器可能產生的故障進行模擬。事實表明，模擬測試所發揮的作用非常顯著，有助于技術人員改進數字化變電站技術的不足之處，強化系統結構的合理性與功能性。

3 繼電保護對通信網絡與電子式互感器適應性的分析

3.1 繼電保護對過程層網絡適應性分析

總體上看，影響數字化變電站繼電保護可靠性的因素較多，其中過程層網絡對繼電保護的影響不容忽視。過程層網絡對繼電保護功能的影響體現于其會引發繼電保護動作延時現象，從而致使繼電保護動作無法瞬間觸發，這對數字變電站系統的運行產生了不利影響[2]。

（1）保護裝置采樣延時。就目前狀況而言，測量裝置數據采樣工作中容易出現延時現象，其嚴重影響了測量工作的效率與質量，為了解決這一問題，技術人員對相關軟件進行了優化。當前，業界已達成共識，測量裝置數據采樣算法是決定采樣工作質量與效率的核心要素，所以通過優化相應的采樣算法能有效減低保護裝置的采樣延時。

（2）網絡延時。系統網絡延時問題也較為嚴峻，為了解決這一問題，技術人員對過程層網絡的結構進行了優化，與此同時，在信息傳遞效率提升與設施利用率強化等方面的工作上作出了努力。現階段，人們掌握了多種處理網絡延時問題的技術方案，網絡延時現象的發生率以及嚴重程度正在逐漸下降。

3.2 繼電保護于系統電子式互感器的適應性

電子式互感器是數字化變電站的重要裝置，其功能強大、作用明顯，不同類型電子式互感器的工作原理有所差異，在此情形下，如果數字化變電站系統中安裝了類型不同的電子式互感器，則系統的穩定性可能受到一定的影響，電子式互感器的混合使用存在著一定的風險，過程中極有可能產生量程差異以及測量延時等問題。

（1）量程差異。上文提及到，類型不同的電子式互感器的工作原理有所區別，其中量程差異問題應當引起技術人員的高度重視，見下圖2。不同電子式互感器的量程通常存在著差異，所以混合使用量程不同的電子式互感器極有可能引發測量數據失準現象。為了有效解決電子式互感器量程差異而引發的測量數據失準問題，應當嚴格統一電子式互感器的型號，盡可能地避免采用型號不同的電子式互感器，如此能有效防止電子式互感器量程差異現象的發生[3]。

圖2 電流超過測量量程的電子式互感器測量電流的波形示意圖

（2）測量延時差異。應當看到，型號不同的互感器的測量標準有所差異，因此混合使用互感器也極有可能引發測量延時差異問題，見圖3。當前，技術人員為了杜絕測量延時差異問題的產生，在使用電子式互感器前通常會嚴格測量相關的互感器設備，全面了解各類設備的性能，隨后技術人員會在數據處理過程中開展嚴格的延時補償工作，上述處理方法的效果極為顯著。

圖3 不同電子式電流互感器測量的電流相量

3.3 數字化變電站電子式互感器采樣同步與繼電保護

由于數字化變電站應用了大量的網絡設備以及電子式互感器，所以數字化變電站的數據采樣傳輸延時較大，又因為不同廠家生產的電子式互感器、網絡接口、合并單元等結構裝置存在著細微的技術差別，因此數字化變電站數據傳輸工作一般存在著時序特性的差異。為了最大程度地解決數據未同步的問題，建議采用如下技術方案：

（1）制定同步標準。為了解決數據不同步的問題，認為應當設立嚴格合理的同步標準，技術人員可以把保護裝置設定為同步標準，借助相關應用軟件以全面優化系統的數據同步能力。

（2）站內統一鐘法。站內統一鐘法是當前應用較為普遍的一類技術手段。數字化變電站中裝有大量的設備，這些設備的計時并不統一，其將致使數據采集工作發生一定程度的延時，在應用站內統一鐘法后，不同類型的設備在在統一的計時標準下運行，系統各類設備的工作統一性將得到大幅的強化，如此，延時問題便迎刃而解。

4 結語

新的發展形勢下加快數字化變電站研究與建設工作具有重要的現實意義。為了確保數字化變電站在投入使用后能夠發揮最大效用，必須要做好繼電保護適應性分析工作，廣大電力技術人員應當積極學習先進的科學知識、善于總結借鑒優秀的技術經驗，在實際工作中保持認真嚴謹的態度，如此方能最大程度地促進我國電力行業的長足發展。

[1]白加林，高昌培，王宇恩，趙武智，牛靜.智能化區域預控保護系統設計與工程實現[J].電氣應用，2015（S2）.

[2]陳柏樟.110kV數字化變電站設計研究[J].智能城市，2016（05）.

[3]全國首座數字化變電站通過驗收[J].廣西電力建設科技信息，2006（04）.

[4]郝曉芳.數字化變電站設計及運行中面臨的問題[J].今日科苑，2015（11）.

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1004-7344（2016）21-0105-02

2016-7-10