数字化变电站继电保护技术研究

数字化变电站继电保护技术研究

董默赵军愉刘守瑞

（国网保定供电公司河北省保定市071000）

摘要：继电保护是保障电力系统正常运作的重要技术之一，本文笔者结合长期的工程实践经验，主要围绕数字化变电站的继电保护系统和技术展开研究，分析保护系统内部装置的成分和特点，探究继电保护的技术具体应用在数字化变电站的状况，并针对存在的技术缺陷提出几点改进的建议。

关键词：数字化；变电站；继电保护；保护装置

引言

对于电力系统来说，变电站是一个能够调整电压、变换电压、控制电力的流向、接受和分配电能的电力设备，它在充分利用变压器的性能把各级电网以及电压进行连接，也可以称之为配电与输电的集结点。但是我国目前的数字化变电站的建设仍处于一个发展、创新、完善、总结的过程，数字化变电站的技术还未能完全且规范的实施，并且传统的变电站保护装置也与数字化保护装置有着本质上的差别，因此对数字化变电站的继电保护措施进行研究则十分有必要。

1数字化变电站的定义

就数字化变电站的定义来说，我们可以认为是对变电站的信息的输入、收集、输出及其编码处理由模拟信息转变成数字信息，除此之外还能够形成与之相对应的信息网络。数字化变电站主要具有系统建模的标准化、数据采集的数字化、系统结构的紧凑化、信息应用的集成化、系统分层的分布化等特点。而相较于传统的变电站，数字化变电站具有管理自动化：二次接线简单化；测量精度高、无需CT二次开路：光纤取代电缆，电磁兼容性能更强：无需重复输入信息等方面的特蒯”。

2数字化变电站继电保护应用原理

数字化变电站继电保护在应用中是指按照IEC61850标准和通信规范的基础建立，由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建的装置。在变电站继电保护中通过电子互感器进行数据采集，在互感器中数据利用光纤使用光数字信号再把数据传输到低压的一端，进行处理后完成得出满足标准的数字量的输出，可以实现变电站的所有范围，包含一次设备的变压器、互感器，二次设备的控制、保护，以及数据应用、软件开发等。其中，智能化一次设备包括光电互感器、电子互感器和智能化开关等，网络化二次设备分层包括间隔层、过程层和站控层。

3数字化变电站继电保护应用特点

在数字化变电站继电保护中，根据实际的应用效果来看，它的特点重点体现在具有可靠性、完整性、实时性的高质量信息，具有统一的数据模型、功能模型；在数据传输方面可以实现无缝交换，在变电站传输和处理上可以实现信息全数字化；各种设备和功能可以共享统一的信息平台，同时过程层设备智能化。

4继电保护技术在数字化变电站中所面临的新局面

随着科技的发展，变电站继电保护装置的微机化趋势也越来越明显，且能够发挥半导体处理器技术运算能力快、存贮能力强、计算方法科学等的优点。与此同时，数字化装置还能运用大规模集成电路中数据收集、数字过滤、模数转换、不受干扰等技术方面的优点，来提高装置运转的速度，对数据的处理和收集方面的效率也有所提高。但是由于科学技术的日新月异，继电保护技术也面临着一定的挑战。

4.1继电保护性能的加强数字化继电保护技术性能的加强首先从其设备方面来说：（1）要求继电保护系统能够有一个强悍的存储能力来对故障进行保护。（2）对于电力状态中其参数能够进行正确且快速的监视与测量。（3）系统自控技术的优化，例如针对模糊控制、神经网络、状态预测、人工智能方面的管理更完善。（4）在影响继电保护系统高质量工作的前提下，控制系统开发、硬件软件方面的成本。

4.2继电保护系统可靠性的提高在目前数字化变电站的继电保护系统中，其系统的可靠性不仅要满足系统调试以及优化之外，还要达到受元件更换不受影响，温度变化不受影响，使用年限以及电源波动不受影Ⅱ向的标准。并且在系统的巡检以及自检方面，能够利用软件方法对软件本身、元件以及部件的情况进行检测。

4.3继电保护系统软件与硬件扩展能力的提高对于继电保护系统来说，系统软硬件的可扩展能力，是在选择系统产品时首先要考虑的问题。随着国际标准IEC6185的应用于推广以及变电站网络系统的形成，其扩展性显得尤为重要。

5数字化继电保护系统性能的优化

在文章中所描述过的数字化继电保护系统装置，是运用了无模拟量输入、电子式互感器、A／D转换器等括件的优势，来简化系统的硬件结构。除此之外，应用GOOSE通信技术以及统一的数据平台来对所收集的数据进及时的共享圈。并且相较于传统的继电保护系统，数字化保护系统的功能也得到了不同程度的扩展与巩固，例如一些原本要通过一些传统设备才能达到的效果，包括：状态监视、测量等方面，在数字化保护装置中就能全部完成。不仅如此，与传统的变电站的铜缆相比，数字化变电站使用的是光缆，从对系统内的进行简化。并且，在数字化变电站中，其保护系统及其元件都增添了监视以及自检功能，进一步增强系统的可靠性。另外，数字继电保护系统中的电子式互感器具各了一定的优势，能够对保护原理中的不足之处做出新的判断，新的依据。有研究表明，使用了电子式互感器的数字化继电保护系统其性能相加传统保护系统有了一个质的飞跃。

5.1分布式母线保护在电力系统中，母线占有一个十分重要的地位。但是传统模式上的母线保护装置存在着扩展性能不强、二次接线繁杂、抗干扰性不强等的问题，而数字化继电保护系统中的分布式母线保护能够具备一定的分散处理功能。但对于传统变电站来说，基本上无法满足分布式母线保护数据通信量的大、数据实时性高等的要求，而数字化变电站却不同，其本身的网络技术就能解决这个问题。

5.2变压器保护对于变压器的差动工作保护来说，工作的中重点在于能够正确辨别故障电流与励磁涌流以及防治在电路短路时所产生的不平衡电流而引起的差动，这两方面。由于在励磁涌流内，非周期分量的比重较大，且电磁式的电流互感器对非周期分量的转化不够明确，以及出现保护误判现象。数字化继电保护系统中高频分量以及高保真传变直流的优点，能够正确辨别励磁涌流在正常电流通过与出现故障时非周期分量的差别，并根据这一差别来重新判断与区分故障电流与励磁涌流，进而保证变压器的差动保护不受影响。在传统的继电保护系统中，由于变压器周围的各个互感器其暂态特性之问的误差不尽相同，从而影响了变压器的差动保护的平衡电流，常规的解决方法主要是利用增加动作的整定制来预防误判，但是会对匝间短路时保护工作的展开造成一定的影响。但电子式互感器的使用，能够保证其四周暂态电流的一致性，提高匝间短路的敏捷度，增加变压器差动保护工作的效率。

6结语

智能电网的发展为数字化变电站提供了广阔的应用空间，带来了继电保护装置外部环境的变革，电网的继电保护技术必将由“保护装置”时代向“保护系统”时代转变，一次与二次设备逐渐融合，新的发展形势下，如何有效提升继电保护的动作性能，实现保护技术的飞跃，是广大电网继电保护工作人员面临的新命题和新挑战。全面进行数字化的变电站建设是实现建设智能电网系统的基础和前提，虽然数字化的继电保护技术仍存在着不同程度的问题，但是随着数字化变电站的高速发展该项技术在未来时期将得到不同程度的创新发展，其应用将不断地得到推广。

参考文献

[1]赵永昱.继电保护技术的发展历程和前景展望[J].科学之友201150112~115.