數字化變電站繼電保護技術應用研究

摘 要：本文借助對數字變電站實際使用技術的研究，針對變電站自動化控制體系應用技術的前進方向進行了分析，探討了數字變電站技術的具體使用模式以及未來發展方向。

關鍵詞：數字化變電站；繼電保護；配置

中圖分類號：F40 文獻標識碼：A

1 數字化變電站關鍵技術的實際運用

1.1 信息通信網絡

當前通信技術采用高科技通信載體替換常用的電纜，借助分層組網方式令變電站在結構層次關系上更加簡明，令二次系統的實際操作十分便捷。變電站采用的二次設備幾乎都源自標準化以及模塊化的微處理器進行設計和制造，使用網絡通信實現設備對接，滿足數據及資源共享的要求。借助網絡通信技術可以完成跨變電站、自動調整控制以及區域電網的實時保護。

1.2 自動化運行

這項技術具體包括：電力系統進行生產的實際運行數據、分流轉換以及控制的自動化、記錄實時狀態無紙化以及數據信息的分層化。變電站的自動化控制體系能夠令變電站在設備出現故障時，第一時間給出故障檢查報告，同時給出解決故障的具體建議和辦法。具有智能設計的一次設備都擁有自我檢測的功能，一旦檢測到系統存在運行缺陷時就會第一時間報警，同時自動打印出變電站相關運行設備的檢測報告，能夠隨時分析電氣設備的具體信息，并自主的實施高級功能。現代的高壓斷路器二次系統是借助微處理機、現代傳感器以及電子技術共同設計構建的。

2 數字化變電站保護設置具體方案

數字化變電站保護通常采用基本保護和系統保護。基本保護根據保護對象配置保護措施，例如：針對電力傳輸線路的保護、針對母線安全的保護、針對主變壓器的保護以及針對各主要開關的保護。把過去保護裝置里面的輸入插件更換為數據采集光纖接口，I/O的接口插件更換成GOOSE的光纖接口，同時還把針對CPU插件的檢測量轉為通信接口。把操作插件轉到智能操作箱來，不過保持一些完成開入壓板的投退，完成開出壓板的投退，這與使用舊互感器時的基本工作原理一致。

系統保護的配置方案必須使用雙重化的配置原理，各套單獨的系統保護裝置均可以實現對整個站所有設備的保護，同時還能實現個別設備的繼電保護等要求，還具有測控的作用。每套保護系統均包含有：主變壓器、傳輸線路與母線的保護以及測控功能，從原理上來講，兩套系統并沒有區別，彼此都可以為對方的備用，也可以獨立完成保護功能。

和基礎保護配置對比，系統保護配置能夠同時保護許多對象以及電子組件，把設備信息進行整合共享，所需的設備數量不多，運行的網絡設計結構也不復雜，不過現在這方面的實際應用經驗還很少。

新型的變電站，使用了分布式的電子互感器與合并單元的數據采集模式進行，數據借助網絡傳達至保護設備，將統一又準確的時鐘定為系統的標準時鐘，同時借助精準的對時技術，令每個數據采集單元的時鐘、每個保護裝置的時鐘保持同步，進而完成同步的數據采集以及各保護彼此間信息的互換。

運行過程中，南方電網目前碰到了不少問題，比如：對于保護定值的設定，在IEC61850里就只是部分常見意義的非重要信息，但是對很多定值的具體條目都未進行設定；僅僅設定了保護“動作”、“起動”，除此之外許多代表保護組件的行為信號均未進行約定；基本的“告知”等相關信息，像保護自檢這些在IEC61850里并未進行約定；目前的某些特殊需求，例如：三相不一致的保護配置就暫時還未有邏輯節點能夠對應使用。

被眾多保護廠家積極使用的IEC61850提倡是面向對象的設計理念以及嵌套式的建模思想，這樣大大提高了系統建模的靈活性。不過這種靈活性，對于真正的用戶來說，還需要解決該靈活性應該怎樣實現測試以及統一的問題。

出于防止任意設置模型模板的名稱以及規則，任意拓展模型以及模板發生重合現象的考慮，必須建立一套完整有效的拓展原則。為此，行業內推出了GOOSE配置原則，統一的GOOSE的解決方案；建立保護GOOSE的軟壓板原則，整合了GOOSE的實現方式及故障處理；設定了保護定值的具體排號原則，統一了保護定值的具體排序原則。此外，光CT、光P，r的采用，信息傳輸可靠性以及安全性，設計標準與原則的統一，相關工作人員的專業知識培訓，變電站的日常以及故障管理，都需要深入的再研究。

3 數字化變電站及其組件的技術升級特征

（1）統一的硬件平臺，所有廠家的任何保護均能夠使用統一的硬件平臺，該平臺的實際要求和具體的保護間并沒有直接關系，我們既可以完成保護要求也不需要對硬件平臺做任何改動，借助配置文件就能夠輕松轉換保護的具體類型。現在不少廠家都使用了統一的硬件平臺，不過存在很多問題，例如硬件未能實現有序的更換；進行更換的時候必須改變部分硬件，即使能夠改變，但是參數配置過于復雜導致無操作性。這里需要考慮是否可以進行一鍵替換，如果能夠順利實施，不僅能降低維護人員工作強度，還能同時減低他們的工作難度。（2）隨著IEC61850的實施，繼電保護也出現不小改變，工作者需要考慮的是怎樣在新系統的框架下完成傳統的繼電保護功能，使其處于穩定狀態。使用數字CT、PT，可以為繼電保護帶來巨大轉變，那么保護方案要如何去配合現代通信結構，保護信號交換如何才可以實現分布式保護的目標等問題，必須得到足夠重視。（3）最近WAMS系統應用越來越廣泛，這是技術進步的證明，此外還提出了廣域保護的新概念。針對時間同步能力的相關模擬，肯定會成為關鍵部分。將時間同步技術作為關鍵環節的廣域測量與保護技術會越來越多的被應用在維護系統的穩定方面。（4）當前，針對低壓線路的保護達到控制合一及實時保護的狀態，由于61850的應用以及進步，保護和自動化功能將更加深入的融合，控制功能和保護也將緊密接合。雖然能夠從邏輯的層面對其進行區別，不過物理層面如果在同一系統里出現，就很難識別。基于這種情況，其他功能會否對具體的保護功能產生影響也需要我們的研究。

結語

我們只有真正理解了數字化變電站以及繼電保護裝置的配置方案，并且熟悉繼電保護在實際運行中可能出現的問題，才可以第一時間發現并順利解決變電站出現的故障，從而確保變電站系統的安全性以及穩定性。

參考文獻

[1]高翔.數字化變電站應用展望[J].華東電力，2006.

[2]魯園剛，劉驤，張長銀.變電站的數字化技術發展[Z]，2006.