針對數字化變電站繼電保護適應性的相關探究

倪文思

摘 要：文章對數字化變電站繼電保護適應性進行分析，并在此基礎上談一下個人的觀點和認識，僅供參考。

關鍵詞：繼電保護；數字變電站；適應性；研究

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）29-0095-02

繼電保護在數字化變電站中的應用非常普遍，然而繼電保護系統測量精度比較差，而且安全性較低。常見的問題時動態范圍相對較小，不僅難以有效滿足變電站繼電保護設備的適應性要求，而且對電力系統運行安全可靠性產生了嚴重的影響。基于此，應當對數字化變電站繼電保護適應性加強分析，這具有一定的現實意義。在繼電保護適應性方面，主要表現在以下幾個方面。

1 電子互感器

1.1 不同類型的電子互感器存在的差異

對于電子互感器適應性而言，就目前數字變電站現狀來講，常用的能源方式有兩種，一種是有源式互感器，另一種是無源式互感器。基于原理上的區別，還可將其分成光學原理式、線圈原理式兩種類型的互感器。不同的類型，原理也存在較大的差異，如果不及時采取有效的措施，則會對互感器在數字化變電站上的混用產生影響，甚至造成數據差異。

第一，測量延時可能會出現一定的差異和區別。電流互感器的類型不同，其測量標準就會存在較大的差異。在實際應用過程中，測量數據時間誤差屢見不鮮，即延時差異。實踐中若想有效解決這一問題，確保各種類型的裝置能夠協調應用，在具體作業之前應當對各種設備進行嚴格測量。數據處理過程中，還需考慮延時補償。

第二，量程差異問題。不同的電子互感器，量程不盡相同，在實際應用過程中，雖然有部分設備量程處于安全狀態，但是一些設備超量程現象也并非鮮見。從實踐來看，若測量數據超過規定量程，則測量數據的正確性就會比較差，為避免該種現象的發生，應當對設備的規格和型號進行統一規定，所選設備應當保證型號一致。

第三，采取有效的措施應對互感器數據異常問題。一般而言，采樣數據畸形變化的成因主要有兩種，一是互感器受外界因素影響，一是互感器硬件出現故障問題。基于此，若因電子互感器畸形變化而造成傳輸數據異常，則該過程中的保護設備就會對其進行及時的判斷，有利于錯誤動作的防治。實踐中若采樣數據信息異常較大，則應對及時更新故障算法，以此來提升電子互感器的穩定性。

1.2 解決差異應注意的問題

為有效解決數據差異問題，還應當注意以下三方面的內容：

第一，電子互感器內傳感器元件以及測量系統之間相互獨立。實踐中，可適用于測量和保護的采樣值，包含了合并單元中發送的數據幀中，保護算法的應用，對引入的測量、保護數據進行分析，對采樣數據加強監控。若數據中只有一個發生了畸形變化，則無需啟動保護。

第二，就電子互感器而言，在其元件采集系統中，可將兩路獨立數據系統有效地利用好。通常情況下，上述兩路系統在同一傳輸元件內合并，然后再向保護設施發送采集的數據結果。采用該種方式，保護設施即可在繼電保護設備啟動、動作邏輯判斷等方面應用數據信息。此時，應對綜合性地對比分析兩路數據，對數據信息采集、監控。

第三，根據電流定律，在相同節點上，電流的流進與流出矢量之和是零。在過程層采樣值組網過程中，保護設施可以利用過程層上的共享特點（數據共享），對互感器電流采集加強監控。

2 對保護動作的影響

較之于傳統方式，過程層組網更能有效實現繼電保護動作延時。對于繼電保護而言，其動作時間短、制動面積小，這有利于穩定性的提高。在該種情況下，高壓電網表現的非常的明顯。就過程層而言，其組網方式繼電保護動作時間延長的原因是保護設施采樣、網絡以及電子互感器處理等延時。

基于此，工作人員應當不斷完善和健全繼電保護算法、提高數據信息的有效處理率，并在此基礎上不斷對過程層網絡設計進行優化，盡可能實現繼電保護作業時間的減少，這有利于穩定性的提升。對于數字化保護動作出口而言，主要成因是電子式互感處理器、網絡以及保護裝置的延時應用是采樣延時法對時間裕度進行設計，如圖1所示，為常規性的保護以及數字化動作時間產生的影響因素。

根據上述因素，采取下述方式來實現保護出口時間的縮短：對電子式互感器工藝技術革新和改進，以此來有效減少整體延時處理；對保護算法定期改變，結合實際需要引進高新技術，使采樣頻率逐漸向互感器發送數據頻率倍數轉變，以此來縮短數據信息處理重新插值采樣所需時間。對于數字化變電站而言，其計劃過程中應當對過程層網絡設計理念改善和創新，使過程層通信技術得到不同程度的強化。

2.1 針對電子式互感器數據異常的應對方案

對電子式互感器進行檢測，應對適當增大力度，而且還應對對電子式互感器自身的穩定性設置由一定的要求，這有利于其穩定性的增強。電子式互感器內測量傳感設施、數據采集等，彼此之間是互相獨立的，合并單元數據發送過程中，在相同時間內帶有測量、保護的采樣值等方面的內容。

基于此，可使計算經帶入測量數據以及保護數據信息的對比，以此來保護接收到的采樣數據信息監控過程。值得一提的是，在此過程中若出現突變的僅為某數據，則不會啟動保護。根據電子式互感器內的傳感元件動作模式，以兩路獨立的信息數據采集部門完成采集任務，兩路采集機構同時輸出，方可在統一合并單元中適當的接入，以此來確保傳送至保護設備的過程更加的順利；然后保護設施將兩組數據以差異性形式應用在啟動以及動作判斷過程中的計算上，以此來確保只有一組信息數據變化時，對動作出口不會造成影響，以免出現誤動現象。

根據基爾霍夫研究的電流定律，相同節點的電流流入以及流出矢量和為零，過程層數據采樣組網狀態，使保護設施能夠充分利用和分享過程層數據，從而采集其它電流，并利用一定的計算方法對其準確計算，以此來確保保護算法對互感器采集數據的有效監控。在此過程中，如果發現存在著一定的差異，則保護不會啟動。

2.2 繼電保護與互感器采樣同步

對于數字化變電站而言，其采樣數據處理的同步性，對系統所起的作用非常重要。在對數字化變電站采樣數據進行處理設計過程中，可采用以下幾種方案：

第一，變電站內的全部時鐘應當保持一致。之所以要保持一致，主要原因在于變電站中設備外部時鐘源可視為數據同步源，而且外部的時鐘源又有包含同步衛星時鐘信號。比如，北斗、GPS以及伽利略衛星等時鐘信號，而且還可以采用銣鐘或者銫鐘等高精度、高科技電子鐘，后者可以采用同步數字化光纖網絡時間，這樣可以有效提高鐘源準確性。

第二，對互感器計算方式進行有效處理。對其建議利用合并單元格插值法進行計算，對其進行同步處理能夠利用采樣數據模式。對于保護設施，建議采用插值法進行計算，并且對所接受的相應數據進行同步處理。

第三，對互感器采集數據同步源采用保護設施。對于該保護設施，其有相關性互感器采樣數據同步問題可以解決之。

2.3 繼電保護和互感器采樣的同步性分析

數據采樣及其傳輸延時，可以有效增大受互感器以及網絡設施、設備影響。對于不同品牌和類型的互感器而言，其應用過程中也對數據信息的傳輸差異產生一定的影響，嚴重時可能會出現采樣延時問題。

基于此，應當對數字變電站采集的相關數據予以同步處理，這樣可以消除因傳輸延時而造成的不利影響，從而實現了數據信息采集時間的精準辨別以及變電站間隔層、過程層信息數據的同步性。

在同步處理過程中，建議采用合并單元差值方法進行計算，并且采取互感數據、保護設施所采集的同步處理。此外，還可應用統一站內時鐘法，統一設置外部時鐘源，必然伽利略衛星、GPS等同步時鐘信號；在此過程中，還可以采用銣鐘等電子鐘，利用其精度高的特點，對外部時鐘源精確的以及可靠性予以提升，從而使其可以作為互感器采樣信息數據處理的一種同步源。

2.4 繼電保護模擬測試

繼電保護動作的靈活性、快速性以及可靠性等，在保護測試過程中所起的作用非常重要，同時這也是保護測試的一個重要指標。目前變電站采用的互感器，間隔比較多，而且類型也比較多，這有效的增大了對繼電保護適應性的要求和力度。

實踐中，為了能夠有效提升對系統過程層網絡異常現象的適應性，在數字化保護設備中也產生了各種類型的閉鎖機制，要求相關人員對閉鎖機制合理保護測試，延長保護時間。我們應當結合變電站網絡化、互感器實況，制定合理的動態模擬方案，并且通過測試，對變電站性能和功能進行嚴格審查，以確保其能夠符合規劃和設計標準，使其具有一定的可行性。在一定的電網環境條件下，該種測試也可測試保護應用效果。具體測試方法主要有模擬變電站典型系統以及組網模式、對不同的電器故障進行模擬測試、模擬測試通信網絡以及變電站互感器潛在的異常和問題；或者在特定系統下，立足現有條件，模擬變電站系統等。

3 結 語

總而言之，基于科技水平的不斷提高，尤其是一些專業的高精尖技術得以突破，數字化變電站繼電保護適應性因此而有所改善提高，其在應用實踐中也可以有效發揮效益。然而，相關技術和工藝得以改善和提高的同時，也存在著一些問題與不足。實踐中，我們應當立足實際，從技術和工藝方面著手，有效的解決實踐中存在的問題，充分發揮數字化變電站的作用，只有這樣才能實現其經濟和社會效益。

參考文獻：

[1] 代念萍，張經緯.數字化變電站繼電保護二次裝置適應性研究[J].中國 新技術新產品，2015（10）.