數字化變電站的繼電保護技術探討

摘要：變電站作為重要的電力系統設施，是連接電力系統輸電及配電的重要樞紐。與普通變電站相比，數字化變電站具有自動化、信息化等優點，繼電保護技術有較大區別。本文主要研究數字變電站及特點，分析數字變電站繼電保護與普通變電站的區別，探討數字變電站繼電保護技術的具體應用及面臨問題，提出優化策略。

關鍵詞：數字化變電站；繼電保護技術；應用

變電站主要起到變換電壓、分配及接受電能、調整電壓、控制電壓流向作用，是電力系統的主要電力設備。變電站是輸電與配電的集結點，通過變壓器連接各級電壓及電網。數字變電站可以將普通變電站信息處理、采集及傳輸等轉為數字信息，建立相應的通信系統及網絡。數字變電站及特點、其繼電保護與普通變電站的區別、具體應用及面臨問題、優化策略是以下重點研究的。

1.數字變電站及特點

數字變電站包括兩個重要設備，即智能斷路器、光學互感器[1]。智能斷路器的接口是數字化，可以對斷路器進行控制，對其運行狀態進行監視，從而提出檢修建議，評估健康狀況。數字變電站測量精度較高，電磁兼容性較強；各個功能可以實現信息共享，可以建立統一、共用的信息平臺，提高設備使用率，避免重復使用；信息可靠性較高，傳輸通道可以自我進行檢測；管理工作能夠實現自動化。主要特點如下：（1）系統結構更加緊湊；（2）數據采集自動化；（3）系統建模更加標準；（4）系統分層分布化；（5）信息應用集成化；（6）信息交互網絡化；（7）設備檢修狀態化。

2.數字變電站繼電保護與普通變電站的區別

目前，數字化繼電保護技術及裝置發展迅速，軟件方面及硬件方面均有較大突破，一些原有的細小問題得以解決，在客觀上來說，能夠滿足變電站收益高、成本低的要求。在普通變電站保護裝置中，微處理器是構成數字電路的基礎。一旦微處理器出現問題，則對數字電路造成較大影響。普通保護裝置核心單元的四周有不同接口，使用時需要將不同線路接進相應的接口中，不僅提高了運行成本，還對裝置正常運行造成一定影響。而在數字變電站中，大多通過電子式互感器收集數據[2]。

3.數字變電站繼電保護技術

3.1具體應用

（1）智能開關單元及新型互感器技術。普通保護裝置中PT、CT已被新型互感器取代。新型互感器具有效果好、功率小等優點，能將高電壓或大電流轉為數字信息，利用高速以太網對數據進行處理和輸出。二次斷路器系統的設立在計算機技術、新型傳感器、電子電力技術等前提下進行，因此，斷路器系統可以通過光纖網絡對保護指令及控制指令進行傳達，并將其直接傳達到數字化接口。應用該技術可以有效提高變電站可靠性及安全性。（2）動態仿真系統。數字變電站只有滿足數字化、人性化、自動化和信息化，才能順應智能電網的發展及建設。現階段，數字變電站繼電保護二次設備仍缺少較為完善的檢測方法及檢查方法，在極大程度上制約數字變電站發展，使其無法滿足數字化設備的要求。將動態仿真系統應用于數字變電站中，可以對操作演練、故障發生、運行方法等進行仿真模擬，并將模擬信號發送至二次設備。

3.2面臨問題

（1）性能有待加強。針對故障，繼電保護必須具有較強大的存儲能力，以保護故障；在不影響系統工作質量的基礎上，合理控制軟件成本、硬件成本及系統開發成本；必須快速、正確的對電力狀態參數進行測量及監視；有關自控技術方面的優化應更加完善，包括神經網絡、人工智能、模糊控制和狀態預測等[3]。（2）擴展能力有待提高。擴展能力有待提高體現在硬件及軟件兩方面。硬件及軟件擴張能力是系統產品選擇時的優先考慮問題，尤其在網絡系統建設、國際標準廣泛應用及推廣的當今社會，提高擴展能力更加重要。（3）可靠性有待提高。可靠性對于繼電保護至關重要，不僅需滿足系統優化及調試要求，還應保證溫度變化、受元件更換、電源波動及使用年限等不受影響。在系統自檢及巡檢方面，能夠通過方法軟件等進行檢測，包括元件、軟件本身及部件等。

4.繼電保護技術的優化

4.1變壓器

在差動工作的保護中，如何防治電路短路中由于不平衡電流造成的差動、正確辨別勵磁涌流和故障電流是工作重點。由于勵磁涌流中非周期分量所占的比重較大，電磁式互感器對于非周期分量轉化較不明確，極易造成保護誤判。數字化保護系統具有的高保真傳、高頻分量變直流優點，可以對勵磁涌流出現故障時、正常電流經過時的非周期分量差別進行正確辨別，并根據差別對勵磁涌流、故障電流進行重新區分及判斷，由此保證變壓器差動保護。傳統保護系統中，變壓器周圍互感器具有不同的暫態特性，對差動保護平衡電流具有一定影響。對于此類問題，傳統上大都增加動作整定制，達到防止誤判的目的。但此種解決方法會對匝間短路保護工作造成一定影響。使用電子互感器可以提升匝間短路敏捷性，保證暫態電流一致性，提高工作效率。

4.2分布式母線

母線是電力系統的主要組成，傳統母線保護存在二次接線比較繁雜、擴展能力及抗干擾能力不強等問題。分布式母線具有較強的分散處理作用，普通變電站無法滿足該保護裝置高數據實時性、大通信量等要求，數字變電站借助網絡技術可以解決該問題[4]。

4.3輸電線路

互感器飽和是造成縱差保護判斷失誤的主要原因。數字變電站縱差保護使用了電子互感器，并不存在互感器飽和問題，便于工作開展，提高了距離阻抗、起動及選相元件的基本保護性能。與普通傳感器相比，電子互感器對差動保護的靈敏度較高。由于電子互感器無飽和，因此，更能有效提高保護性能，減少誤判。

5.結束語

數字化變電站對電力現代化發展具有推動作用。現階段，數字變電站仍處于不斷完善、發展、總結及創新的過程，需深入研究，加強建設，以建成具有先進技術、合理結構、運行靈活安全的智能電網，促進電力發展。筆者查閱了相關文獻及資料，對數字化變電站的繼電保護技術進行探討，供學者參考。

參考文獻：

[1]謝雄波.數字化變電站繼電保護技術的應用分析[J].中國新技術新產品.2012，17（12）：55-56.

[2]李仲青，周澤昕，黃毅，周春霞，詹榮榮，李明，杜丁香.數字化變電站繼電保護適應性研究[J].電網技術.2013，19（20）：54-55.

作者簡介：孫琪穎（1987.5.17-），職位：投資計劃及對標管理，學歷：大學本科。