浅谈数字化变电站继电保护适应性

摘要：数字化变电站是指由智能化一次设备（电子式互感器、智能断路器等）和网络化二次设备分层构建的、能够实现变电站内电气设备信息共享和互操作的现代化变电站.数字化变电站建立的基础为IEC61850通信规范，其对变电站的二次的影响最为深远.作为二次系统的重要组成部分，继电保护因为直接关系到电力系统的安全稳定运行而被广泛关注，作为继电保护四个基本要求中最重要的方面，可靠性的保证与提高一直是继电保护人员最为关心的。

关键词：数字化变电站;继电保护;适应性分析

引言

随着数字化变电站的应用，其继电保护适应性越来越得到重视，这也是整个系统可靠性的关键。本文通过我局的110kV小董变电站数字化技改工程来介绍了数字化变电站的继电保护适应性分析，以及其保护动态模拟测试方案。针对这些问题进行分析，并提出相关的解决方案，确保其正常使用。

1数字化变电站的继电保护

1.1保护装置可靠性

在变电站系统中，其继电保护装置是极为重要的一部分。由于继电保护可靠性要求较高，对于继电保护的元件可靠性要求也在改变，其可靠性将会影响整个变电站继电保护的适应性。根据有关统计，得到其元件可靠性见表1。

从表中可看出，整个系统中的各个部分的可靠性情况令人满意，其中互感器及传输介质可靠性高达99.99%，可以相信，由于系统中元件可靠性接近完美，系统将又投入使用的可能。

1.2数字化保护装置结构

传统微机保护装置的数字电路一般是以微处理器为中心，对于信息都是采用的模拟信号，在系统中还需模拟量输入变换模块，其在转换时会产生误差，将对保护装置可靠性造成影响。

而与之不同的是，由于数字化变电站的信息采用的数字信号，所以将传统系统中的模拟量输入变换模块换为了光收发模块。而光收发模块将采集的光信号转变为电信号，其相对于传统的模拟信号有着天然的优势，主要是在数据传输和处理中有着极大的优势。由于新系统的优势，微处理器对数据的处理更加直接及高效，这样就减少了信息在转化及处理过程中的误差，提高系统可靠性。

2继电保护对电子式互感器和通信网络的适应性分析

2.1继电保护对电子式互感器适应性

我局数字化改造使用的为有源型电子式电流互感器，通过工程实际发现差异主要表现在两个方面：首先是测量延时差异，由于不同类型的电流互感器的测量标准不同，在实际使用过程中也会造成测量数据的时间误差，这就是测量延时差异。为了解决延时差异问题，保证不同设备能够配合使用，就需要在工作前对不同设备进行严格测量，在实际工作中将延时补偿考虑到数据处理过程中，可对该问题进行解决。

其次是量程差异，由于不同互感器的量程不同，就会在工作中出现某设备处于安全量程中而其他设备的测量数据超过量程的情况。由于测量数据超过量程时，测量的数据极不准确，为避免这种情况就需要对设备的型号进行统一，尽量选择同一型号的设备能够最大可能的避免该问题。

2.2继电保护对过程层网络适应性

通过我局工程的推进发现与传统变电站影响因素差异较大。其影响因素除上面已谈到的互感器的适应性以外，还有过程网络影响因素。由于这些影响因素，继电保护动作就会不及时，为解决这个问题，就必须对造成延时的因素进行改善。

2.2.1网络延时

针对网络延时问题，需要针对过程层网络进行结构改善，提高网络内对设施的利用率，提高信息传递效率;其次进行设备升级，提高信息传递速率。针对过程层网络进行优化改善，努力减少网络延时的现象。

2.2.2保护装置采样延时

由于测量装置对于采样数据有延时现象，针对该问题更多地是进行软件优化。对测量装置采样算法进行改进，同步采样频率与发送数据的频率，减少频率不一致造成的数据采样延时问题。

2.3数字化变电站继电保护及电子式互感器采样同步问题

传统变电站利用电磁式互感器进行电气量测量，保护装置通过装置内的A/D对数据进行相应处理，数据延时很小，可以忽略。数字化变电站电子式互感器及网络设备的应用，导致数据采样传输延时增大。同时，各厂家电子式互感器、合并单元及网络接口等环节处理技术的差异，导致传送数据的时序特性的差异，采样延时不同。对于过程层组网方式，以太网传输延时的不确定性也是影响时序特性的重要因素。为消除数据不同步问题，可以考虑以下解决方案：

2.3.1站内统一钟法

由于延时问题较多发生的原因是各个设备对计时的不统一造成的延时，针对该问题，最有效的解决方案就是统一计时方法，这样就能解决不同型号设备的协同工作，以及系统内设备的统一工作。

2.3.2树立同步标准

针对系统内数据延时，可以将保护装置作为同步标准，电子互感器等其他设备已保护装置为同步标准，利用软件改进进行系统内统一，解决数据同步问题。

3数字化变电站继电保护动态模拟测试方案

随着数字化变电站内设备可靠性达到要求，对于继电保护适应性问题就更多的取决于系统内设备的同步工作。在上面已经讨论了影响系统内数据同步问题的因素，为更大的发挥各个设备的协调性，就需对继电保护进行动态模拟测试，保证模拟测试的针对性，以发挥模拟测试的作用。数字化保护动态模拟测试应既可用于测试评估数字化保护在特定电网环境中的应用性能，也可用于考核数字化保护在数字化变电站系统中的整体功能及性能指标是否满足设计目标及应用要求，数字化保护测试方法至少应涵盖如下内容：

①根据具体要求模拟特定电网系统中的数字化变电站系统;

②模拟典型数字化变电站系统及典型组网方式;

③模拟各种电气故障，测试数字化保护在系统出现故障时的性能;

④模拟测试电子式互感器及通信网络可能出现的异常情况，测试数字化保护的运行性能。

数字化保护测试的主要指标同样由保护动作的可靠性、选择性、灵敏性及快速性反应，而变电站内多间隔多类型的电子式互感器的同时应用，也对保护的适应性提出了新的要求。同时，数字化保护为适应电子式互感器及过程层网络的各种极端情况，保证保护装置的可靠性，较之传统保护增加了诸多闭锁机制，因此，数字化保护测试要有针对性地测试相应闭锁机制的合理性，实现在能够保证保护装置可靠工作的前提下，尽量延长保护的有效性工作时间。

结语

随着信息化技术的不断革新，数字化变电站的投入使用有了可能。由于系统内采用了数字化传输及处理技术，相比于传统变电站其可靠性大大提高。在了解数字化变电站继电保护机构发生的革新后，才能根据实际情况进行适应性分析以及动态测试分析，只有这样其适应性分析才有可供参考的价值。当前，由于在技术上的突破，其继电保护适应性得到改善，在实际应用中也发挥出一定的效益，这就给数字化变电站的实际应用打下基础。但是在技术改善的同时，当前还存在着一些问题，相信随着技术的不断革新，问题能够得到解决，数字化变电站能够发挥更大的作用，在不久的未来，将发挥巨大的经济及社会效益。

参考文献：

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