當前智能變電站繼電保護系統中存在的幾個重要問題

李承義

【摘 要】隨著科學技術的發展，我國的電力行業正逐漸呈現出智能化的趨勢，近年來，智能電網正逐漸顯示出迅猛的發展勢頭，這也預示著未來的智能變電站擁有者良好的發展空間。相較于傳統變電站，智能變電站是先進技術下的產物，其組織框架、網絡通訊等方面都存在著極大的差異，導致在智能變電站中的繼電保護系統和傳統的存在著顯著優點，并且在對數據信息的搜集、以及電磁兼容等問題上還有著諸多不足需要進一步應對。在本篇文章中我們將圍繞智能變電站繼電保護系統中表現出的不足加以分析，并就未來的研究給予相對的展望與意見。

【關鍵詞】智能變電站；繼電保護；系統

中圖分類號： TM63；TM77 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）31-0031-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.015

【Abstract】With the development of science and technology， the power industry in China is gradually showing the trend of intellectualization. In recent years， the smart grid is gradually showing a rapid development momentum， which also indicates a good development space for future Smart Substation owners. Compared with traditional substation， intelligent substation is the product of advanced technology. There are great differences in its organizational framework， network communication and so on， which leads to significant advantages of relay protection system and tradition in intelligent substation， as well as data information collection， electromagnetic compatibility and other issues. Many deficiencies need to be further addressed. In this paper， we will analyze the shortcomings of the relay protection system in smart substation， and give relative prospects and opinions for future research.

【Key words】Smart Substation； Relay protection； System

0 前言

在社會不斷進步的當前，信息技術水平正處在迅速發展的階段，當前各項先進技術已經全面的普及到了各行各業各個領域，極大的改變著我們的生活與工作。在電力行業，先機技術的運用也衍生出了智能電網這一事物，并顯示出迅猛的發展勢頭，成為今后電網一個重要發展方向。和傳統的變電站不同，智能變電站的組成和框架都存在極大差異。在智能變電站中，其二次系統一般涵蓋了電子式互感器、合并單元、交換機等組件，其中傳統變電站中互感器、保護和斷路器間繁瑣的電纜硬導線鏈接方式變成了光纖的鏈接方式。在保護測控設備中，所涉及都的電流電壓等數值在進行輸入的時候從之前的模擬信號改編成了數字信號，而對于模擬信號的采集同樣從之前的在裝置內部完成改編成各個合并單元來完成。對于智能變電站來說，其內部幾點保護系統受到多方面的影響，不管是電子式互感器的傳變特點還是對信息搜集的精確程度，還是全站時鐘的精準程度或者是在運行時候的暫態量全都是重要影響因素，很容易導致其運行不穩定。下面我們將從幾個方面說收，針對當前已獲取的成效加以闡述，并在此基礎上對今后研究工作的開展提出相應的建議。

1 電子式互感器的傳變特點

對于電子式互感器來說，其一般能夠分成兩個部分，依次為電子式電壓互感器以及電子式電流互感器。其中電子式電流互感器還包括電磁傳感、光學傳感以及電子傳感這三種類別，而電子式電壓互感器包括電氣分壓以及光學傳感兩種類別。

1.1 電子式電流互感器

從當前的情況來看，所有的電子式互感器中，運用最為普遍的就是羅氏線圈電子式電流互感器這種，而針對其研究工作的開展也相對比較普遍。就當前的情況來看，在世界范圍內針對光學原理的互感器的具體的運作還沒有足夠的經驗累積。不僅如此，光學互感器同樣會被諸多因素所影響，包括其表層所承擔的壓力大小、所出于條件優良狀況等，隨著外界條件的改變，互感器的測量值也會有所不同。但是，在過去很長時間的實踐中，外部條件是持續改變的，所以怎么防止外部條件因素給互感器造成的制約影響和怎么高效便利的實現對互感器的測量誤差的彌補同樣變得十分關鍵，需要進一步的處理應對。

1.2 電子式互感器給繼電保護所造成的影響

隨著電子式互感器的運用，為繼電保護系統穩定性欲適宜性特點造成了很大程度上的變化。因為在電壓值的持續加大影響下，傳統電磁式互感器絕緣組成框架會變得尤為繁瑣，同時互感器本身的體積也會隨著變大，于此同時造價也就相應的提高，同時傳統電磁式互感器還變現為磁飽和，鐵磁諧振，動作范圍不夠大等不足。而電子式互感器的出現，恰好彌補了之前的缺陷，它的組織框架更為緊密、體積更小巧、不會飽和，這給數字信號的傳送帶來極大便利。這和當前繼電保護系統組件的發展方向與形勢是相順應的。在電站技術水平不斷提高的影響下，變電站內部的電磁環境變得越來越繁瑣，電子式互感器在開展工作的時候經常會被電磁多擾亂。其中內部的采集器是受擾亂最多的一個部分。根據過去的實踐經驗證實，在斷路器、隔離開關以及接地開關在開展分合作業的過程中，另外還有系統發生短路的情況下，均將由極大的電磁擾亂。在過去的幾年間，我國電網出現很多因為變壓器空投以及線路合閘時候所出現的感應電流導致周圍變壓器、發電機以及線路的安全事故出現。從現有的情況來看，針對單獨存在的變壓器、發電機以及互感器的研究工作開展較為普遍，不過在具體的系統中間，這部分非線性鐵磁元件的暫態過程一般都會彼此間產生影響作用，無法把每一個單獨的去對待，這導致針對它們的研究工作十分繁瑣，很難進一步的推進，現在依舊未有較為顯著的研究成果出來，沒有防止它對保護影響的有效處理手段。

2 對時系統和數據傳輸網絡給繼電保護系統所造成的影響

和傳統的變電站不同的是，智能變電站在運行的過程中，對于數據傳輸網絡本身的安全穩定性有更嚴格的要求標準，對于不同組件彼此之間的一致性有更多的需求。萬一在數據傳輸的過程中發生故障問題，則會給繼電保護系統以及測控系統帶來十分嚴重的影響，嚴重了還會導致系統無法正常運作。對于智能變電站而言，因為在它的站內過程層一致性是脫離了對衛星絕對時鐘信號的，那么衛星同步信號在這種情況下將會變成一定程度的干擾。假如在變電站中的時鐘來源選擇的是當地的時鐘，那么就能夠避免獲取到的衛星信號不夠穩固所造成的不便影響。

3 就地化保護帶來的影響

傳統變電站繼電保護系統的保護裝置放置在小室內，而把互感器放置在現場。隨著智能變電站的運行經驗不斷豐富，發現智能變電站的電子式互感器長期工作在環境多變的戶外會造成電子式互感器采樣信息的突變故障和漸變故障，這對于保護系統的長期穩定運行是一個巨大的威脅。由此，提出了就地保護的概念。采用就地保護時，將保護裝置整體放置在室外的被保護元件附近，可以使用傳統的互感器進行測量工作，對交換機和光纖的需求會大大降低，從而減少了網絡出現故障影響保護正常動作的風險。另一方面，就地保護條件下，各個保護裝置之間所用的信息直接取自互感器，對網絡的依賴程度降低。一旦通信網絡發生小的故障或者其他保護的測量環節發生故障，保護仍可能繼續工作，從而提高了保護的可靠性。然而，由于將保護裝置整體放置在戶外，在多變的自然環境和復雜的電磁環境下，保護裝置能否長期有效地工作還有待探究。

4 異常數據

智能變電站的信息可以做到站域共享，這一方面提高了變電站的信息化程度，給站域保護的實現提供了基礎，另一方面對信息的正確性也提出了更高的要求。互感器采集的異常數據不僅僅會對自己所在的間隔產生影響，甚至會對其他間隔也產生影響?！帮w點”是電子式互感器常見的一類異常數據?！帮w點”數據的品質位仍標記為正常，因此合并單元仍然將其作為正常信號來處理，但“飛點”本身已經完全不能反映原始信號的信息，通常幅值很大，在波形上表現為突然出現的尖峰?！帮w點”信號的這一特征常常會使保護系統將其誤認為是故障信號，從而出現誤動。怎么去辨別“飛點”與復原“飛點”處的數據信息成為目的對“飛點”的關鍵環節。

5 結束語

總而言之，隨著科學技術水平的不斷提升，電力行業受到了極大的影響，電力系統正顯示出智能化的趨勢前進。這一進程的推進，讓智能變電站技術備受大眾關注。而在智能變電站中，電子式互感器的普及與運用，也讓其數字化水平有了更高的提升，并且還有效處理了傳統互感器體積過大、容易飽和等不足。不過，不可避免的，在智能變電站中的保護系統同樣存在諸多不足。第一，在智能變電站中，電子式互感器是十分關鍵的組成部分，關于它的傳變特證暫時還沒有一個比較全面系統的研究，第二，在電子式互感器中合并單元是極為關鍵的中心，它能不能安全穩定的運行是被多方面影響的，包括運用具體的計算方法、受到的電磁干擾情況、所受到的外界條件影響，怎么有效的避開這些問題也是十分迫切是事情。第三，針對現在就地化保護的發展方向，當處在特別繁瑣的電磁條件下繼電保護裝置本身的穩固性與適宜性還需要更深入的去研討?？偟膩碚f，智能變電站未來的發展是十分光明的，發展空間也很大，不過針對上面的幾點問題還是需要格外的注重應對。在各項技術被攻破，技術水平持續提升的影響下，智能變電站技術一定會有更廣闊的進步空間，智能電網的建設同樣會有極大的突破。

【參考文獻】

[1]車兵，許家焰，徐曉春，湯同峰.智能變電站二次檢修安措防誤技術研究[J].電力系統保護與控制，2018，46（02）：150-156.