數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)適應(yīng)性分析

摘 要：隨著數(shù)字化變電站的應(yīng)用，其繼電保護(hù)適應(yīng)性越來(lái)越得到重視，這也是整個(gè)系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。文章介紹了數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)組成、繼電保護(hù)適應(yīng)性分析，以及其保護(hù)動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試方案。針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出相關(guān)的解決方案，確保其正常使用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；繼電保護(hù)；適應(yīng)性分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）9-0072-02

隨著信息化技術(shù)的不斷革新，數(shù)字化變電站的投入使用有了可能。由于系統(tǒng)內(nèi)采用了數(shù)字化傳輸及處理技術(shù)，相比于傳統(tǒng)變電站其可靠性大大提高。在了解數(shù)字化變電站繼電保護(hù)機(jī)構(gòu)發(fā)生的革新后，才能根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適應(yīng)性分析以及動(dòng)態(tài)測(cè)試分析，只有這樣其適應(yīng)性分析才有可供參考的價(jià)值。

1 數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)

1.1 保護(hù)裝置可靠性

在變電站系統(tǒng)中，其繼電保護(hù)裝置是極為重要的一部分。由于繼電保護(hù)可靠性要求較高，對(duì)于繼電保護(hù)的元件可靠性要求也在改變，其可靠性將會(huì)影響整個(gè)變電站繼電保護(hù)的適應(yīng)性。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，得到其元件可靠性見(jiàn)表1。

從表中可看出，整個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)部分的可靠性情況令人滿意，其中互感器及傳輸介質(zhì)可靠性高達(dá)99.99%，可以相信，由于系統(tǒng)中元件可靠性接近完美，系統(tǒng)將又投入使用的可能。

1.2 數(shù)字化保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置的數(shù)字電路一般是以微處理器為中心，對(duì)于信息都是采用的模擬信號(hào)，在系統(tǒng)中還需模擬量輸入變換模塊，其在轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，將對(duì)保護(hù)裝置可靠性造成影響。其基本結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

而與之不同的是，由于數(shù)字化變電站的信息采用的數(shù)字信號(hào)，所以將傳統(tǒng)系統(tǒng)中的模擬量輸入變換模塊換為了光收發(fā)模塊。而光收發(fā)模塊將采集的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，其相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬信號(hào)有著天然的優(yōu)勢(shì)，主要是在數(shù)據(jù)傳輸和處理中有著極大的優(yōu)勢(shì)。由于新系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，

微處理器對(duì)數(shù)據(jù)的處理更加直接及高效，這樣就減少了信息在轉(zhuǎn)化及處理過(guò)程中的誤差，提高系統(tǒng)可靠性。革新后的保護(hù)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 繼電保護(hù)對(duì)電子式互感器和通信網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性分析

2.1 繼電保護(hù)對(duì)電子式互感器適應(yīng)性

當(dāng)前在數(shù)字化變電站中采用的電子互感器類(lèi)型不同，其原理也就不同，這就給不同類(lèi)型的互感器的混合使用造成影響，其配合使用可能會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)差異。而差異主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

首先是測(cè)量延時(shí)差異，由于不同類(lèi)型的電流互感器的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不同，在實(shí)際使用過(guò)程中也會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)間誤差，這就是測(cè)量延時(shí)差異。為了解決延時(shí)差異問(wèn)題，保證不同設(shè)備能夠配合使用，就需要在工作前對(duì)不同設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)量，在實(shí)際工作中將延時(shí)補(bǔ)償考慮到數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，可對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行解決。

其次是量程差異，由于不同互感器的量程不同，就會(huì)在工作中出現(xiàn)某設(shè)備處于安全量程中而其他設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)超過(guò)量程的情況。由于測(cè)量數(shù)據(jù)超過(guò)量程時(shí)，測(cè)量的數(shù)據(jù)極不準(zhǔn)確，為避免這種情況就需要對(duì)設(shè)備的型號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一，盡量選擇同一型號(hào)的設(shè)備能夠最大可能的避免該問(wèn)題。

2.2 繼電保護(hù)對(duì)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性

與傳統(tǒng)變電站影響因素不同，數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的影響因素也不同。其影響因素除上面已談到的互感器的適應(yīng)性以外，還有過(guò)程網(wǎng)絡(luò)影響因素。由于這些影響因素，繼電保護(hù)動(dòng)作就會(huì)不及時(shí)，為解決這個(gè)問(wèn)題，就必須對(duì)造成延時(shí)的因素進(jìn)行改善。

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)延時(shí)

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)問(wèn)題，需要針對(duì)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改善，提高網(wǎng)絡(luò)內(nèi)對(duì)設(shè)施的利用率，提高信息傳遞效率；其次進(jìn)行設(shè)備升級(jí)，提高信息傳遞速率。針對(duì)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化改善，努力減少網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的現(xiàn)象。

2.2.2 保護(hù)裝置采樣延時(shí)

由于測(cè)量裝置對(duì)于采樣數(shù)據(jù)有延時(shí)現(xiàn)象，針對(duì)該問(wèn)題更多地是進(jìn)行軟件優(yōu)化。對(duì)測(cè)量裝置采樣算法進(jìn)行改進(jìn)，同步采樣頻率與發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率，減少頻率不一致造成的數(shù)據(jù)采樣延時(shí)問(wèn)題。

2.3 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)及電子式互感器采樣同步問(wèn)題

傳統(tǒng)變電站利用電磁式互感器進(jìn)行電氣量測(cè)量，保護(hù)裝置通過(guò)裝置內(nèi)的A/D對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理，數(shù)據(jù)延時(shí)很小，可以忽略。數(shù)字化變電站電子式互感器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的應(yīng)用，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采樣傳輸延時(shí)增大。同時(shí)，各廠家電子式互感器、合并單元及網(wǎng)絡(luò)接口等環(huán)節(jié)處理技術(shù)的差異，導(dǎo)致傳送數(shù)據(jù)的時(shí)序特性的差異，采樣延時(shí)不同。對(duì)于過(guò)程層組網(wǎng)方式，以太網(wǎng)傳輸延時(shí)的不確定性也是影響時(shí)序特性的重要因素。為消除數(shù)據(jù)不同步問(wèn)題，可以考慮以下解決方案：

2.3.1 站內(nèi)統(tǒng)一鐘法

由于延時(shí)問(wèn)題較多發(fā)生的原因是各個(gè)設(shè)備對(duì)計(jì)時(shí)的不統(tǒng)一造成的延時(shí)，針對(duì)該問(wèn)題，最有效的解決方案就是統(tǒng)一計(jì)時(shí)方法，這樣就能解決不同型號(hào)設(shè)備的協(xié)同工作，以及系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的統(tǒng)一工作。

2.3.2 樹(shù)立同步標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)延時(shí)，可以將保護(hù)裝置作為同步標(biāo)準(zhǔn)，電子互感器等其他設(shè)備已保護(hù)裝置為同步標(biāo)準(zhǔn)，利用軟件改進(jìn)進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一，解決數(shù)據(jù)同步問(wèn)題。

3 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試方案

隨著數(shù)字化變電站內(nèi)設(shè)備可靠性達(dá)到要求，對(duì)于繼電保護(hù)適應(yīng)性問(wèn)題就更多的取決于系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的同步工作。在上面已經(jīng)討論了影響系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)同步問(wèn)題的因素，為更大的發(fā)揮各個(gè)設(shè)備的協(xié)調(diào)性，就需對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試，保證模擬測(cè)試的針對(duì)性，以發(fā)揮模擬測(cè)試的作用。數(shù)字化保護(hù)動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試應(yīng)既可用于測(cè)試評(píng)估數(shù)字化保護(hù)在特定電網(wǎng)環(huán)境中的應(yīng)用性能，也可用于考核數(shù)字化保護(hù)在數(shù)字化變電站系統(tǒng)中的整體功能及性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)及應(yīng)用要求，數(shù)字化保護(hù)測(cè)試方法至少應(yīng)涵蓋如下內(nèi)容：

①根據(jù)具體要求模擬特定電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)字化變電站系統(tǒng)；

②模擬典型數(shù)字化變電站系統(tǒng)及典型組網(wǎng)方式；

③模擬各種電氣故障，測(cè)試數(shù)字化保護(hù)在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的性能；

④模擬測(cè)試電子式互感器及通信網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的異常情況，測(cè)試數(shù)字化保護(hù)的運(yùn)行性能。

數(shù)字化保護(hù)測(cè)試的主要指標(biāo)同樣由保護(hù)動(dòng)作的可靠性、選擇性、靈敏性及快速性反應(yīng)，而變電站內(nèi)多間隔多類(lèi)型的電子式互感器的同時(shí)應(yīng)用，也對(duì)保護(hù)的適應(yīng)性提出了新的要求。同時(shí)，數(shù)字化保護(hù)為適應(yīng)電子式互感器及過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的各種極端情況，保證保護(hù)裝置的可靠性，較之傳統(tǒng)保護(hù)增加了諸多閉鎖機(jī)制，因此，數(shù)字化保護(hù)測(cè)試要有針對(duì)性地測(cè)試相應(yīng)閉鎖機(jī)制的合理性，實(shí)現(xiàn)在能夠保證保護(hù)裝置可靠工作的前提下，盡量延長(zhǎng)保護(hù)的有效性工作時(shí)間

4 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)前，由于在技術(shù)上的突破，其繼電保護(hù)適應(yīng)性得到改善，在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)揮出一定的效益，這就給數(shù)字化變電站的實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。但是在技術(shù)改善的同時(shí)，當(dāng)前還存在著一些問(wèn)題，相信隨著技術(shù)的不斷革新，問(wèn)題能夠得到解決，數(shù)字化變電站能夠發(fā)揮更大的作用，在不久的未來(lái)，將發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

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