數(shù)字化變電站的繼電保護技術(shù)探討

摘要：變電站作為重要的電力系統(tǒng)設(shè)施，是連接電力系統(tǒng)輸電及配電的重要樞紐。與普通變電站相比，數(shù)字化變電站具有自動化、信息化等優(yōu)點，繼電保護技術(shù)有較大區(qū)別。本文主要研究數(shù)字變電站及特點，分析數(shù)字變電站繼電保護與普通變電站的區(qū)別，探討數(shù)字變電站繼電保護技術(shù)的具體應用及面臨問題，提出優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；繼電保護技術(shù)；應用

變電站主要起到變換電壓、分配及接受電能、調(diào)整電壓、控制電壓流向作用，是電力系統(tǒng)的主要電力設(shè)備。變電站是輸電與配電的集結(jié)點，通過變壓器連接各級電壓及電網(wǎng)。數(shù)字變電站可以將普通變電站信息處理、采集及傳輸?shù)绒D(zhuǎn)為數(shù)字信息，建立相應的通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字變電站及特點、其繼電保護與普通變電站的區(qū)別、具體應用及面臨問題、優(yōu)化策略是以下重點研究的。

1.數(shù)字變電站及特點

數(shù)字變電站包括兩個重要設(shè)備，即智能斷路器、光學互感器[1]。智能斷路器的接口是數(shù)字化，可以對斷路器進行控制，對其運行狀態(tài)進行監(jiān)視，從而提出檢修建議，評估健康狀況。數(shù)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(xiàn)信息共享，可以建立統(tǒng)一、共用的信息平臺，提高設(shè)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?qū)崿F(xiàn)自動化。主要特點如下：（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊；（2）數(shù)據(jù)采集自動化；（3）系統(tǒng)建模更加標準；（4）系統(tǒng)分層分布化；（5）信息應用集成化；（6）信息交互網(wǎng)絡(luò)化；（7）設(shè)備檢修狀態(tài)化。

2.數(shù)字變電站繼電保護與普通變電站的區(qū)別

目前，數(shù)字化繼電保護技術(shù)及裝置發(fā)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(gòu)成數(shù)字電路的基礎(chǔ)。一旦微處理器出現(xiàn)問題，則對數(shù)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(shù)字變電站中，大多通過電子式互感器收集數(shù)據(jù)[2]。

3.數(shù)字變電站繼電保護技術(shù)

3.1具體應用

（1）智能開關(guān)單元及新型互感器技術(shù)。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(yōu)點，能將高電壓或大電流轉(zhuǎn)為數(shù)字信息，利用高速以太網(wǎng)對數(shù)據(jù)進行處理和輸出。二次斷路器系統(tǒng)的設(shè)立在計算機技術(shù)、新型傳感器、電子電力技術(shù)等前提下進行，因此，斷路器系統(tǒng)可以通過光纖網(wǎng)絡(luò)對保護指令及控制指令進行傳達，并將其直接傳達到數(shù)字化接口。應用該技術(shù)可以有效提高變電站可靠性及安全性。（2）動態(tài)仿真系統(tǒng)。數(shù)字變電站只有滿足數(shù)字化、人性化、自動化和信息化，才能順應智能電網(wǎng)的發(fā)展及建設(shè)。現(xiàn)階段，數(shù)字變電站繼電保護二次設(shè)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(shù)字變電站發(fā)展，使其無法滿足數(shù)字化設(shè)備的要求。將動態(tài)仿真系統(tǒng)應用于數(shù)字變電站中，可以對操作演練、故障發(fā)生、運行方法等進行仿真模擬，并將模擬信號發(fā)送至二次設(shè)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(tǒng)工作質(zhì)量的基礎(chǔ)上，合理控制軟件成本、硬件成本及系統(tǒng)開發(fā)成本；必須快速、正確的對電力狀態(tài)參數(shù)進行測量及監(jiān)視；有關(guān)自控技術(shù)方面的優(yōu)化應更加完善，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、模糊控制和狀態(tài)預測等[3]。（2）擴展能力有待提高。擴展能力有待提高體現(xiàn)在硬件及軟件兩方面。硬件及軟件擴張能力是系統(tǒng)產(chǎn)品選擇時的優(yōu)先考慮問題，尤其在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)、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(guān)重要，不僅需滿足系統(tǒng)優(yōu)化及調(diào)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(tǒng)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(shù)的優(yōu)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(zhuǎn)化較不明確，極易造成保護誤判。數(shù)字化保護系統(tǒng)具有的高保真?zhèn)鳌⒏哳l分量變直流優(yōu)點，可以對勵磁涌流出現(xiàn)故障時、正常電流經(jīng)過時的非周期分量差別進行正確辨別，并根據(jù)差別對勵磁涌流、故障電流進行重新區(qū)分及判斷，由此保證變壓器差動保護。傳統(tǒng)保護系統(tǒng)中，變壓器周圍互感器具有不同的暫態(tài)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(tǒng)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(tài)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(tǒng)的主要組成，傳統(tǒng)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(shù)據(jù)實時性、大通信量等要求，數(shù)字變電站借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(shù)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(jié)束語

數(shù)字化變電站對電力現(xiàn)代化發(fā)展具有推動作用。現(xiàn)階段，數(shù)字變電站仍處于不斷完善、發(fā)展、總結(jié)及創(chuàng)新的過程，需深入研究，加強建設(shè)，以建成具有先進技術(shù)、合理結(jié)構(gòu)、運行靈活安全的智能電網(wǎng)，促進電力發(fā)展。筆者查閱了相關(guān)文獻及資料，對數(shù)字化變電站的繼電保護技術(shù)進行探討，供學者參考。

參考文獻：

[1]謝雄波.數(shù)字化變電站繼電保護技術(shù)的應用分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)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(shù)字化變電站繼電保護適應性研究[J].電網(wǎng)技術(shù).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。