數字化變電站繼電保護優化配置分析

摘 要：數字化變電站作為現代化變電站，主要由電子式互感器、智能化一次設備、網絡化二次設備等分層構建而成，而且變電站內智能化電氣設備之間實現了信息共享，變電站運行更加安全、穩定和可靠。在數字化變電站中，繼電保護裝置發揮著非常重要的作用，這也對數字化變電站建設過程中繼電保護裝置優化配置提出了更高的要求。運行中的數字化變電站，繼電保護裝置一旦出現異常情況，則會對變電站的運行帶來較大的影響，因此需要針對數字化變電站繼電保護裝置的結構特點來對其進行優化配置，從而有效的保證數字化變電站運行的安全性和穩定性。

關鍵詞：數字化變電站；繼電保護裝置；結構特點，優化配置

前言

數字化變電站作為智能電網的重要組成部分，不僅實現了變電站自動化運行和重審，而且有效的滿足了人們日益增長的電力需求。在數字化變電站運行過程中，利用網絡化和智能化設備能夠將搜集到的信息轉換了數字化信息，具有較好的抗干擾性和擴展性能。因此為了保證數字化變電站運行的穩定性，需要做好繼電保護裝置優化配置工作，為數字化變電站正常的運行提供重要保護。

1 數字化變電站技術和繼電保護的概述

相較于傳統變電站，數字化變電站對二次系統中信息的應用模式進行了改變，而且將數字化技術引入到信息采集、處理和傳輸等環節中，有效的實現了信息數據采集的數字化及系統結構的小型化，這對數字化變電站自動化水平及工作效率的提升起到了積極的促進作用，有利于變電站運行穩定性的提高。

將繼電保護技術在變電站中進行應用，能夠針對變電設備或是線路運行異常情況及時報警，并通過斷路器跳閘來切除故障，避免故障的擴大，有效的降低故障所對電力設備所帶來的損害。通常情況下，繼電保護裝置包括母聯保護、線路保護和主變保護三種形式，但無論哪種形式的繼電保護裝置都具有較高的靈敏度，能夠有效的保障電力系統運行的安全性和穩定性。

2 數字化變電站繼電保護配置的結構特點

2.1 傳統保護裝置和數字化保護裝置硬件構成的區別

傳統變電站繼電保護裝置以微處理器作為裝置的重要核心，數字電路也十分復雜，在數字核心周圍分布著外圍接口。在數字化繼電保護裝置中，利用電子互感器來對數據進行搜集，由執行元件、中央處理器單元及接口等部分共同構建了數字化保護裝置的硬件結構，這其中光接收單元和開入單元共同組成了執行元件，主CPU、雙端口RAM和從CPU組成了中央處理單元，而出口單元、通信接口及人機接口共同組成了接口部分。

2.2 數字化繼電保護裝置的接口實現

當前數字化變電站中應用的繼電保護裝置，在傳統繼電保護裝置優勢的基礎上，還進一步強化了數字化功能。在數字化變電站運行過程中，一次設備主要以電子互感器為主，電子互感器將搜集到數據利用光纖以光數字信號的形式向低壓端進行傳輸，由MU對其進行有效處理后，形成能夠滿足格式要求的數字量進行輸出。利用MU對數字量采樣值進行傳輸過程中，能夠在到達甕中捉鱉前將高次諧波濾掉。這也使數字化繼電保護裝置中利用小巧的光收發模塊取代了傳統保護裝置中相關插件，實現了光電傳輸，傳統更具有精確性。而且根據現場狀況及系統復雜程度來選擇保護接口的連接方式，如點對點網絡通信模式或是網絡通信模式。

3 數字化變電站繼電保護裝置優化配置的方案

3.1 數字化變電站繼電保護裝置的優化配置方案

近年來科學技術的快速發展有效的帶動了數字化變電站技術的進步，同時網絡化二次設備也在變電站中廣泛應用，這使變電站內電氣設備之間不僅實現了相互操作，而且設備之間信息實現了共享，這為繼電保護裝置優化配置方案的制定奠定了良好的基礎。在數字化變電站繼電保護裝置優化配置工作中，需要遵循雙重化系統配置原則，這樣每一套系統都包括主變、出線、測控和母線等，都能夠獨立完成繼電保護和測控功能，任何一套系統都能夠單獨投入和退出，也可以互為備用。這樣繼電保護裝置配置方案的實施，能夠實現對多個元件的有效保護，而且設備投入數量較少，網絡結構相對簡單，有利于更好的發揮智能化在資源共享方面的優勢，能夠更全面、準確的進行分析，確保了分析結果的精準性。

3.2 數字化變電站集成保護裝置的工作原理

每個主變壓器都有獨立的合并單元，通過兩路相互獨立的光纖與保護電網系統的保護裝置相連接。10kV出線與電容互感器的數字接口經過合并單元，并通過交換機以后與電網系統的保護裝置相連接。通常5回的10kV出線與電容器合并單元就可以共用一臺交換機。中等規模的變電站，其電網系統的保護裝置設置10個光纖的接口就可以滿足繼電保護的要求。

3.3 數字化變電站集成保護配置方案的特征

一是信息集成方面。主要是指不同間隔之間信息集成，通過相鄰元件之間冗余的廣域信息來提高系統的保護功能，確保系統的平穩安全運行。

二是功能集成方面。可以實現對保護對象的測量與控制功能，并對功能進行優化協調，而且簡化了系統的硬件結構，減少了變電站建設的投資成本，降低了系統運行維護的難度。

三是數據傳輸方面。簡化了變電站內二次接線，利于數據傳輸和資源的共享。

4 數字化變電站對繼電保護技術的促進作用

4.1 實現繼電保護功能的網絡化

由于電壓互感器和電子式電流的應用，這也使MU設備具有不可或缺性，通過應用MU有效的實現了數字化與交互式傳輸。基于繼電保護裝置數據共享功能，這對數字化變電站自動化水平的提升起到了積極的作用。數字化變電站的實現，使繼電保護技術在應用過程中能夠充分的網絡架構的優勢，更好發揮出繼電保護功能的網絡化。

4.2 提高繼電保護設備的可靠性

在數字化變電站中，由于繼電保護裝置所使用的標準規范發生了改變，這也使一次設備和二次設備在信號傳輸過程中對電纜使用量有了較大程度的減少，合理拆分了傳統繼電保護裝置的功能，更突出了保護裝置的網絡化特點，所采集的數據不需要再進行數模轉換，有效的避免了誤差的產生，保證了繼電保護裝置運行的安全性和穩定性。另外，數字化變電站中數據信號采用光纜進行傳輸，不僅金屬電纜使用量較少，而且系統元件相對簡單，有效的降低了變電站建設的成本。

5 結束語

當前我國數字化變電站建設不處于起步階段，還沒有形成統一的標準，這也說明了數字化變電站的全面建設是一個長期和系統的工程。在當前數字化變電站中引入繼電保護技術，能夠實現對多個元件的有效保護，因此通過優化配置繼電保護方案，增強保護裝置的功能，實現信息共享，從而有效的提升數字化變電站運行的安全性和可靠性。

參考文獻

[1]李孝汾.數字化變電站繼電保護優化配置研究[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2013（12）.

[2]李霞.淺談數字化變電站繼電保護裝置的優化配置[J].企業技術開發，2014（14）.

[3]李仲青，周澤昕，黃毅，等.數字化變電站繼電保護適應性研究[J].電網技術，2011（05）.

[4]趙春利.基于IEC61850標準數字化變電站繼保測試系統研究[J].硅谷，2012（15）.