淺析數字化變電站繼電保護技術

摘要：文中首先分析了數字化變電站的信息處理能力和變電站繼電保護設計，重點探討了數字化變電站繼電保護裝置、數字化變電站的繼電保護運行能力、繼電保護技術面臨的挑戰以及數字化變電站中新興繼保技術的應用等方面內容。

關鍵詞：數字化變電站；信息處理能力；繼電保護

中圖分類號：TM63文獻標識碼：A文章編號：1674-7712 (2014) 08-0000-01

隨著社會經濟的不斷發展，電網建設以結構合理、技術先進、安全經濟、高效節能作為新的發展需求，各電力單位在此倡導下，紛紛進行技術革新，數字化變電站的建設成為電網建設的主流。本文基于這一背景，分析了數字化變電站繼電保護技術。

一、數字化變電站繼電保護設計

（一）數字化變電站的信息處理能力。數字化變電站設備之間是利用IEC61850標準的P2P模式（即對等通信模式）來實現信息的交互及處理，這種模式的網絡具有分布式的特點，網絡的相關用戶可對某些硬件資源進行共享、保存以及處理等操作，所有相關用戶可對網絡進行直接訪問，他們具有雙重身份，即資源的提供者和獲得者，與傳統的C/S模式相比，P2P模式對于服務器在計算與存儲方面的要求則沒那么高，而且，與傳統的IED相比，其設計有了一定的簡化，其安全性也有所提高。除此之外，相關文件有如下規定：“主時鐘是外部時間源十分精確的邏輯節點，所有分布節點絕對時間的設置和時間同步均是由主時鐘來實現的，由協議層來實現時鐘同步?！币簿褪钦f數字化變電站所采取的機制是網絡同步。

圖1P2P模式

（二）變電站繼電保護設計。在數字化變電站的設計中，電子式電壓/電力互感器與智能開關的應用在很大程度上節省了變電站的占地面積，從而節約了很大一筆經濟開支。在電纜形式方面，變電站采用光纖和通信電纜可以使其建筑結構有很大的改善，但與此同時，隨著其網絡越來越復雜以及設備的增加，負面影響也會隨之變大，因此，在設計數字變電站的過程中一定要對其網絡結構進行優化，目前一般所采用的形式是三層網段，如下圖所示。

圖2變電站層網絡

二、數字化變電站繼電保護技術綜述

（一）數字化變電站繼電保護裝置。數字化繼電保護裝置是通過電子互感器對數據進行采集，在互感器內部，數據以光數字信號的形式經過光纖向低壓端傳輸，經過合并單元的處理，所得到的數字量輸出是標準化的。數字化保護裝置是由4個單元和2個借口所構成，即：光接收單元、開入單元、中央處理單元、出口單元、人機接口以及通信接口。如今，繼電保護裝置持續發展，對于繼電保護技術而言，電力系統在速度、可靠性、靈敏性等方面的要求也隨之有所提高。

（二）數字化變電站提升了繼電保護運行能力。對于IEC 61850標準的數字變電站，由于二次電纜不多，若以不對交流信息進行重復采集，不改善硬件設備為前提，在非相鄰的保護單元分布對應的功能，使網絡設備自主投入使用，母線保護以及低壓低頻減載作用得以發揮，大致上可以保證繼電保護的運行能力。在改善裝置方面，可通過數字量來使系統的一次電氣量得到如實的體現，使其集成化加強，且能更好的抵抗外部干擾的；對裝置進行智能化在線監測和檢修可提高其運行的穩定性。光纜的應用，系統元件的減少及其自檢監視功能的實現可在一定程度上降低繼電保護的成本，并保證其可靠性。

（三）繼電保護技術面臨的挑戰。在向微機化方向發展的繼電保護裝置中，高水平的半導體處理器技術得到了非常好的應用。全面的存儲性能、良好的算法、較快的運算速度，加上模數轉換、數字濾波、抗干擾、數據采集等技術的應用，使得系統可以更快的響應，且更加可靠。在大大提高繼電保護性能的需求下，對于繼電保護技術的要求也隨之提高。

三、數字化變電站中新興繼保技術的應用

智能化繼電保護測試儀：在IEC61850標準的持續推廣和應用下，越來越多的智能化變電站開始被投入使用，電力用戶和生產廠商對于數字化測試設備的需求也不在不斷上升。由許繼集團研發的DRT-802測試儀具有可進行GOOSE收發、可開入開出、小信號模擬量的輸出，此外，不僅可支持IEC61850-9-1，還可支持IEC61850-9-2，不管是什么電壓等級的繼電保護裝置，它都能使數字化變電站對其進行測試。全數字化變電站的動態仿真系統：在智能電網的建設過程中，具有一系列特點的數字化變電站是不可或缺的一個部分，包括自動化、信息化、數字化以及互動化等。由于我國現有的各種模式的數字化變電站不能對繼電保護二次設備的相關性能進行良好的檢測，從而無法對全數字化變電站的設備進行檢測。該系統對數字化變電站如何進行通訊組網以及電子互感器如何工作進行了研究，具有符合人類操作習慣的故障錄波器與仿真系統軟件開發界面，對線路、變壓器、母線保護等性能相關技術進行了檢查和監測。對全數字化變電站的操作、運行、故障等進行了仿真模擬，并將相應的信號源發送給多個二次設備；在加強電網運行的安全性和穩定性，防止電網事故等方面，電網測控系統動態閉環測試起了很大的作用。

四、結束語

建立一個強大的、統一的智能電網系統是我國目前需要完成的一個任務，同時，制定智能電網的階段性發展戰略，并按照相應的規劃一步步實施。智能電網的建設要以數字化變電站為基礎。但數字化變電站的建設在繼電保護技術方面的要求卻很高，因為當前還存在著很多問題制約著全數字化的實現。所以，要培養一支高水平的專業繼電保護隊伍，根據不同地區的供電情況，發展和提高繼電保護技術，進而加強電網運行的安全性和穩定性。

參考文獻：

[1]黃錦林，韋林，高嵩.數字化變電站繼電保護技術研究[J].價值工程，2012(31):65-67.