繼電保護裝置在數字化變電站失效后的防范措施

牟文亮

摘 要：數字化變電站是在IEC61850標準和通信規范基礎上，由諸如電子式互感器、智能化開關等智能化一次設備和網絡化二次設備分層構建，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。繼電保護裝置，適當數字化變電站中電力系統或電氣元件發生故障時，能夠第一時間發出預警或者實施自動化措施，切斷故障發生的線路，保障數字化變電站的遠程自動化裝置。本文將探討繼電保護裝置在數字化變電站失效后的保護措施，以期為數字化變電站的進一步優化提供一定的參考。

關鍵詞：繼電保護裝置；數字化變電站失效；防范措施

時下，IEC61850標準應用日益廣泛，數字化變電站技術得到了快速發展，繼電保護裝置的功能也日益完善，許多需要傳統設備實現的功能，都可以在時下的繼電保護裝置中實現。在技術日益革新的同時，在數字化變電站失效后，繼電保護裝置的防范問題也較為突出。繼電保護在配置方案、硬件結構、實現方式上發生了明顯的變化。本文從繼電保護裝置為切入點，分析如何保障數字化變電站的流暢運轉。

1 繼電保護裝置工作原理

在電力系統快速發展的今天，輸變電設備、數字化變電站技術革新較快，如何保護其安全運行成為重中之重，人們對繼電保護裝置的要求也是越來越高。繼電保護裝置可以對數字化變電站失效后，對發生的故障進行及時處理，從而將故障局限在一個較小分范圍之內。

數字化變電站的繼電保護裝置通常有兩種方式對故障進行防范：常規防范方案和系統性防范方案。常規防范方案是按照不同的對象進行工作配置，針對不同的對象制定適合的保護方案，并保存受對象的結構圖，方便現場工作人員熟悉情況，及時進行應急操作，是一種單程式保護裝置。系統性防范方案依據雙重配置原則進行布置，整套保護系統包括多個子系統，每個子系統兼具保護、測控功能，在運行單獨的系統同時，又可以獨立進行整個數字化變電站的控制，雙重系統運行不悖。系統性的防范措施，更加符合數字化變電站的發展，以信息共享為基礎，可以單一或者復合進行操作控制，提高了數字化工作平臺的效率，更有利于全方面防范數字化變電站失效所帶來的影響。

2 數字化變電站失效后，繼電保護裝置的防范措施

2.1 子單元失效后的防范措施

數字化變電站以IEC61850標準為指導，廣泛應用光纖技術、微處理器，用可編寫的程序替代傳統的機電器件，大幅度提高了變電站的工作效率。數字化程式以信息共享為基礎，信息是所有后續操作的前提，它的準確與否直接關系到數字化平臺的運轉流暢程度。針對信息共享，系統性的防范措施采用后備實時部位進行故障處理。在各子單元正常工作的時候，后備單元并不啟動，不進行相關的信息采集工作，當繼電保護裝置檢測到某一單元異常時，后備單元自行啟動，并實時下載失效單元失效期間的間隔信息，自動承擔起失效單元的功能，從而實現保護裝置不間斷的工作，保障變電站的運轉連續。

后備單元的優點主要在于，出現單元工作實效時，不必進行停電檢查，不必出動不必要的工作人員進行現場排查，并且信息傳遞采用光纖傳輸，速度快而且成本低，提高了電力系統運行的穩定性、高效性。

2.2 電子感應設備失效后的防范措施

傳統的變電站對電氣量、回路電流的監測是采用電磁式互感器，通過內置的A/D對數據進行分析處理；電子感應器有敏感元件感應，實時處理信息，但會存在時序性的差異，因此保證各層級電子感應器的實時信息傳遞是極為重要的。系統性的防范措施通過設置個層級保護裝置的數據庫，統一不同層級保護單元的工作時間，進行信息同步統計分析，保障電子感應設備的實時數據信息準確、及時。

電子感應設備的大面積應用是數字化變電站的一大主要革新。其防范措施主要是在由某一回路的電子感應器失效引起的變電站失效情況中，用其他回路的電流通過間接獲取的方式取得失效回路的電流，繼而保障整個回路電流的完整。電子感應設備失效的防范不同于業務單元的失效防范，不必添加必要的后備單元，依靠數字化的操作平臺即可實現故障的及時排查補救，是數字化平臺運用的一大突出亮點。

2.3 數字化控制系統信息失效后的防范措施

數字化變電站在邏輯層級上可分為三層，即過程層、間隔層、變電站層。過程層主要是對運行設備實時數據信息的檢測，包括電壓、電流、相位等實時電氣量檢測。間隔層主要是對運行設備的保護，實時匯總相關數據信息。變電站層主要是進行間隔層收集信息的匯總整理，并將相關數據送往調度中心，實現由下到上對變電站數據信息的實時控制。

在三層邏輯架構中，所有的情況都是轉化為數據信息進行傳遞，因此信息的準確程度顯得尤為重要。包括后備單元啟動的時機，都依賴于精準的信息分析。避免數據信息流仿真錯亂，是機電保護裝置需要考慮的一方面，相應的保護防范裝置對于故障的排查信息應當實時傳遞，便于調度中心及時復核，避免數據信息的混亂，出現的不應該的防范措施自動啟動。

針對數字化變電站的日益推廣，防范網絡環境的影響也成為新的議題，網絡環境復雜多變，繼電保護裝置需要做好必備的網絡層級的預備方案，防止網絡環境所帶來的影響。

3 結語

目前，數字化變電站成為發展趨勢，得到了越來越多的認可，變電站的高效運轉成為時下的迫切需求。繼電保護裝置則成為數字化變電站穩定運行的保障，現在所采取的保護措施多數還是依托傳統的保護理念，針對故障進行排查處理。數字化平臺的廣泛應用，帶來了許多新的挑戰，如何確保數字化平臺的準確運轉，防范網絡層級的風險，成為時下一個無法回避的問題。數字化變電站失效原因復雜，不僅有基礎一級設備問題，也會存在數字化管理平臺的故障，新形勢下，對于繼電保護裝置需要有全新的認識，部門配合、上下聯動、多措并舉，提升繼電保護裝置的性能，才能在數字化變電站的發展中提供扎實可靠的保護，保障整個變電站機電網系統的正常運轉。

參考文獻

[1]劉凱里.數字化變電站繼電保護優化配置研究[D].華南理工大學，2012.

（作者單位：四川蜀能電力有限公司）