淺談數(shù)字化變電站繼電保護適應性

摘要：數(shù)字化變電站是指由智能化一次設備（電子式互感器、智能斷路器等）和網(wǎng)絡化二次設備分層構建的、能夠實現(xiàn)變電站內(nèi)電氣設備信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站.數(shù)字化變電站建立的基礎為IEC61850通信規(guī)范，其對變電站的二次的影響最為深遠.作為二次系統(tǒng)的重要組成部分，繼電保護因為直接關系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行而被廣泛關注，作為繼電保護四個基本要求中最重要的方面，可靠性的保證與提高一直是繼電保護人員最為關心的。

關鍵詞：數(shù)字化變電站;繼電保護;適應性分析

引言

隨著數(shù)字化變電站的應用，其繼電保護適應性越來越得到重視，這也是整個系統(tǒng)可靠性的關鍵。本文通過我局的110kV小董變電站數(shù)字化技改工程來介紹了數(shù)字化變電站的繼電保護適應性分析，以及其保護動態(tài)模擬測試方案。針對這些問題進行分析，并提出相關的解決方案，確保其正常使用。

1數(shù)字化變電站的繼電保護

1.1保護裝置可靠性

在變電站系統(tǒng)中，其繼電保護裝置是極為重要的一部分。由于繼電保護可靠性要求較高，對于繼電保護的元件可靠性要求也在改變，其可靠性將會影響整個變電站繼電保護的適應性。根據(jù)有關統(tǒng)計，得到其元件可靠性見表1。

從表中可看出，整個系統(tǒng)中的各個部分的可靠性情況令人滿意，其中互感器及傳輸介質可靠性高達99.99%，可以相信，由于系統(tǒng)中元件可靠性接近完美，系統(tǒng)將又投入使用的可能。

1.2數(shù)字化保護裝置結構

傳統(tǒng)微機保護裝置的數(shù)字電路一般是以微處理器為中心，對于信息都是采用的模擬信號，在系統(tǒng)中還需模擬量輸入變換模塊，其在轉換時會產(chǎn)生誤差，將對保護裝置可靠性造成影響。

而與之不同的是，由于數(shù)字化變電站的信息采用的數(shù)字信號，所以將傳統(tǒng)系統(tǒng)中的模擬量輸入變換模塊換為了光收發(fā)模塊。而光收發(fā)模塊將采集的光信號轉變?yōu)殡娦盘枺湎鄬τ趥鹘y(tǒng)的模擬信號有著天然的優(yōu)勢，主要是在數(shù)據(jù)傳輸和處理中有著極大的優(yōu)勢。由于新系統(tǒng)的優(yōu)勢，微處理器對數(shù)據(jù)的處理更加直接及高效，這樣就減少了信息在轉化及處理過程中的誤差，提高系統(tǒng)可靠性。

2繼電保護對電子式互感器和通信網(wǎng)絡的適應性分析

2.1繼電保護對電子式互感器適應性

我局數(shù)字化改造使用的為有源型電子式電流互感器，通過工程實際發(fā)現(xiàn)差異主要表現(xiàn)在兩個方面：首先是測量延時差異，由于不同類型的電流互感器的測量標準不同，在實際使用過程中也會造成測量數(shù)據(jù)的時間誤差，這就是測量延時差異。為了解決延時差異問題，保證不同設備能夠配合使用，就需要在工作前對不同設備進行嚴格測量，在實際工作中將延時補償考慮到數(shù)據(jù)處理過程中，可對該問題進行解決。

其次是量程差異，由于不同互感器的量程不同，就會在工作中出現(xiàn)某設備處于安全量程中而其他設備的測量數(shù)據(jù)超過量程的情況。由于測量數(shù)據(jù)超過量程時，測量的數(shù)據(jù)極不準確，為避免這種情況就需要對設備的型號進行統(tǒng)一，盡量選擇同一型號的設備能夠最大可能的避免該問題。

2.2繼電保護對過程層網(wǎng)絡適應性

通過我局工程的推進發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)變電站影響因素差異較大。其影響因素除上面已談到的互感器的適應性以外，還有過程網(wǎng)絡影響因素。由于這些影響因素，繼電保護動作就會不及時，為解決這個問題，就必須對造成延時的因素進行改善。

2.2.1網(wǎng)絡延時

針對網(wǎng)絡延時問題，需要針對過程層網(wǎng)絡進行結構改善，提高網(wǎng)絡內(nèi)對設施的利用率，提高信息傳遞效率;其次進行設備升級，提高信息傳遞速率。針對過程層網(wǎng)絡進行優(yōu)化改善，努力減少網(wǎng)絡延時的現(xiàn)象。

2.2.2保護裝置采樣延時

由于測量裝置對于采樣數(shù)據(jù)有延時現(xiàn)象，針對該問題更多地是進行軟件優(yōu)化。對測量裝置采樣算法進行改進，同步采樣頻率與發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率，減少頻率不一致造成的數(shù)據(jù)采樣延時問題。

2.3數(shù)字化變電站繼電保護及電子式互感器采樣同步問題

傳統(tǒng)變電站利用電磁式互感器進行電氣量測量，保護裝置通過裝置內(nèi)的A/D對數(shù)據(jù)進行相應處理，數(shù)據(jù)延時很小，可以忽略。數(shù)字化變電站電子式互感器及網(wǎng)絡設備的應用，導致數(shù)據(jù)采樣傳輸延時增大。同時，各廠家電子式互感器、合并單元及網(wǎng)絡接口等環(huán)節(jié)處理技術的差異，導致傳送數(shù)據(jù)的時序特性的差異，采樣延時不同。對于過程層組網(wǎng)方式，以太網(wǎng)傳輸延時的不確定性也是影響時序特性的重要因素。為消除數(shù)據(jù)不同步問題，可以考慮以下解決方案：

2.3.1站內(nèi)統(tǒng)一鐘法

由于延時問題較多發(fā)生的原因是各個設備對計時的不統(tǒng)一造成的延時，針對該問題，最有效的解決方案就是統(tǒng)一計時方法，這樣就能解決不同型號設備的協(xié)同工作，以及系統(tǒng)內(nèi)設備的統(tǒng)一工作。

2.3.2樹立同步標準

針對系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)延時，可以將保護裝置作為同步標準，電子互感器等其他設備已保護裝置為同步標準，利用軟件改進進行系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一，解決數(shù)據(jù)同步問題。

3數(shù)字化變電站繼電保護動態(tài)模擬測試方案

隨著數(shù)字化變電站內(nèi)設備可靠性達到要求，對于繼電保護適應性問題就更多的取決于系統(tǒng)內(nèi)設備的同步工作。在上面已經(jīng)討論了影響系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)同步問題的因素，為更大的發(fā)揮各個設備的協(xié)調(diào)性，就需對繼電保護進行動態(tài)模擬測試，保證模擬測試的針對性，以發(fā)揮模擬測試的作用。數(shù)字化保護動態(tài)模擬測試應既可用于測試評估數(shù)字化保護在特定電網(wǎng)環(huán)境中的應用性能，也可用于考核數(shù)字化保護在數(shù)字化變電站系統(tǒng)中的整體功能及性能指標是否滿足設計目標及應用要求，數(shù)字化保護測試方法至少應涵蓋如下內(nèi)容：

①根據(jù)具體要求模擬特定電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)字化變電站系統(tǒng);

②模擬典型數(shù)字化變電站系統(tǒng)及典型組網(wǎng)方式;

③模擬各種電氣故障，測試數(shù)字化保護在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時的性能;

④模擬測試電子式互感器及通信網(wǎng)絡可能出現(xiàn)的異常情況，測試數(shù)字化保護的運行性能。

數(shù)字化保護測試的主要指標同樣由保護動作的可靠性、選擇性、靈敏性及快速性反應，而變電站內(nèi)多間隔多類型的電子式互感器的同時應用，也對保護的適應性提出了新的要求。同時，數(shù)字化保護為適應電子式互感器及過程層網(wǎng)絡的各種極端情況，保證保護裝置的可靠性，較之傳統(tǒng)保護增加了諸多閉鎖機制，因此，數(shù)字化保護測試要有針對性地測試相應閉鎖機制的合理性，實現(xiàn)在能夠保證保護裝置可靠工作的前提下，盡量延長保護的有效性工作時間。

結語

隨著信息化技術的不斷革新，數(shù)字化變電站的投入使用有了可能。由于系統(tǒng)內(nèi)采用了數(shù)字化傳輸及處理技術，相比于傳統(tǒng)變電站其可靠性大大提高。在了解數(shù)字化變電站繼電保護機構發(fā)生的革新后，才能根據(jù)實際情況進行適應性分析以及動態(tài)測試分析，只有這樣其適應性分析才有可供參考的價值。當前，由于在技術上的突破，其繼電保護適應性得到改善，在實際應用中也發(fā)揮出一定的效益，這就給數(shù)字化變電站的實際應用打下基礎。但是在技術改善的同時，當前還存在著一些問題，相信隨著技術的不斷革新，問題能夠得到解決，數(shù)字化變電站能夠發(fā)揮更大的作用，在不久的未來，將發(fā)揮巨大的經(jīng)濟及社會效益。

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