數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)技術(shù)探討

摘要：變電站作為重要的電力系統(tǒng)設(shè)施，是連接電力系統(tǒng)輸電及配電的重要樞紐。與普通變電站相比，數(shù)字化變電站具有自動(dòng)化、信息化等優(yōu)點(diǎn)，繼電保護(hù)技術(shù)有較大區(qū)別。本文主要研究數(shù)字變電站及特點(diǎn)，分析數(shù)字變電站繼電保護(hù)與普通變電站的區(qū)別，探討數(shù)字變電站繼電保護(hù)技術(shù)的具體應(yīng)用及面臨問題，提出優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；繼電保護(hù)技術(shù)；應(yīng)用

變電站主要起到變換電壓、分配及接受電能、調(diào)整電壓、控制電壓流向作用，是電力系統(tǒng)的主要電力設(shè)備。變電站是輸電與配電的集結(jié)點(diǎn)，通過變壓器連接各級(jí)電壓及電網(wǎng)。數(shù)字變電站可以將普通變電站信息處理、采集及傳輸?shù)绒D(zhuǎn)為數(shù)字信息，建立相應(yīng)的通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字變電站及特點(diǎn)、其繼電保護(hù)與普通變電站的區(qū)別、具體應(yīng)用及面臨問題、優(yōu)化策略是以下重點(diǎn)研究的。

1.數(shù)字變電站及特點(diǎn)

數(shù)字變電站包括兩個(gè)重要設(shè)備，即智能斷路器、光學(xué)互感器[1]。智能斷路器的接口是數(shù)字化，可以對(duì)斷路器進(jìn)行控制，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，從而提出檢修建議，評(píng)估健康狀況。數(shù)字變電站測(cè)量精度較高，電磁兼容性較強(qiáng)；各個(gè)功能可以實(shí)現(xiàn)信息共享，可以建立統(tǒng)一、共用的信息平臺(tái)，提高設(shè)備使用率，避免重復(fù)使用；信息可靠性較高，傳輸通道可以自我進(jìn)行檢測(cè)；管理工作能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化。主要特點(diǎn)如下：（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊；（2）數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化；（3）系統(tǒng)建模更加標(biāo)準(zhǔn)；（4）系統(tǒng)分層分布化；（5）信息應(yīng)用集成化；（6）信息交互網(wǎng)絡(luò)化；（7）設(shè)備檢修狀態(tài)化。

2.數(shù)字變電站繼電保護(hù)與普通變電站的區(qū)別

目前，數(shù)字化繼電保護(hù)技術(shù)及裝置發(fā)展迅速，軟件方面及硬件方面均有較大突破，一些原有的細(xì)小問題得以解決，在客觀上來說，能夠滿足變電站收益高、成本低的要求。在普通變電站保護(hù)裝置中，微處理器是構(gòu)成數(shù)字電路的基礎(chǔ)。一旦微處理器出現(xiàn)問題，則對(duì)數(shù)字電路造成較大影響。普通保護(hù)裝置核心單元的四周有不同接口，使用時(shí)需要將不同線路接進(jìn)相應(yīng)的接口中，不僅提高了運(yùn)行成本，還對(duì)裝置正常運(yùn)行造成一定影響。而在數(shù)字變電站中，大多通過電子式互感器收集數(shù)據(jù)[2]。

3.數(shù)字變電站繼電保護(hù)技術(shù)

3.1具體應(yīng)用

（1）智能開關(guān)單元及新型互感器技術(shù)。普通保護(hù)裝置中PT、CT已被新型互感器取代。新型互感器具有效果好、功率小等優(yōu)點(diǎn)，能將高電壓或大電流轉(zhuǎn)為數(shù)字信息，利用高速以太網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和輸出。二次斷路器系統(tǒng)的設(shè)立在計(jì)算機(jī)技術(shù)、新型傳感器、電子電力技術(shù)等前提下進(jìn)行，因此，斷路器系統(tǒng)可以通過光纖網(wǎng)絡(luò)對(duì)保護(hù)指令及控制指令進(jìn)行傳達(dá)，并將其直接傳達(dá)到數(shù)字化接口。應(yīng)用該技術(shù)可以有效提高變電站可靠性及安全性。（2）動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)。數(shù)字變電站只有滿足數(shù)字化、人性化、自動(dòng)化和信息化，才能順應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展及建設(shè)?，F(xiàn)階段，數(shù)字變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備仍缺少較為完善的檢測(cè)方法及檢查方法，在極大程度上制約數(shù)字變電站發(fā)展，使其無法滿足數(shù)字化設(shè)備的要求。將動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)字變電站中，可以對(duì)操作演練、故障發(fā)生、運(yùn)行方法等進(jìn)行仿真模擬，并將模擬信號(hào)發(fā)送至二次設(shè)備。

3.2面臨問題

（1）性能有待加強(qiáng)。針對(duì)故障，繼電保護(hù)必須具有較強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力，以保護(hù)故障；在不影響系統(tǒng)工作質(zhì)量的基礎(chǔ)上，合理控制軟件成本、硬件成本及系統(tǒng)開發(fā)成本；必須快速、正確的對(duì)電力狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量及監(jiān)視；有關(guān)自控技術(shù)方面的優(yōu)化應(yīng)更加完善，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、模糊控制和狀態(tài)預(yù)測(cè)等[3]。（2）擴(kuò)展能力有待提高。擴(kuò)展能力有待提高體現(xiàn)在硬件及軟件兩方面。硬件及軟件擴(kuò)張能力是系統(tǒng)產(chǎn)品選擇時(shí)的優(yōu)先考慮問題，尤其在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)、國際標(biāo)準(zhǔn)廣泛應(yīng)用及推廣的當(dāng)今社會(huì)，提高擴(kuò)展能力更加重要。（3）可靠性有待提高?？煽啃詫?duì)于繼電保護(hù)至關(guān)重要，不僅需滿足系統(tǒng)優(yōu)化及調(diào)試要求，還應(yīng)保證溫度變化、受元件更換、電源波動(dòng)及使用年限等不受影響。在系統(tǒng)自檢及巡檢方面，能夠通過方法軟件等進(jìn)行檢測(cè)，包括元件、軟件本身及部件等。

4.繼電保護(hù)技術(shù)的優(yōu)化

4.1變壓器

在差動(dòng)工作的保護(hù)中，如何防治電路短路中由于不平衡電流造成的差動(dòng)、正確辨別勵(lì)磁涌流和故障電流是工作重點(diǎn)。由于勵(lì)磁涌流中非周期分量所占的比重較大，電磁式互感器對(duì)于非周期分量轉(zhuǎn)化較不明確，極易造成保護(hù)誤判。數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)具有的高保真?zhèn)鳌⒏哳l分量變直流優(yōu)點(diǎn)，可以對(duì)勵(lì)磁涌流出現(xiàn)故障時(shí)、正常電流經(jīng)過時(shí)的非周期分量差別進(jìn)行正確辨別，并根據(jù)差別對(duì)勵(lì)磁涌流、故障電流進(jìn)行重新區(qū)分及判斷，由此保證變壓器差動(dòng)保護(hù)。傳統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)中，變壓器周圍互感器具有不同的暫態(tài)特性，對(duì)差動(dòng)保護(hù)平衡電流具有一定影響。對(duì)于此類問題，傳統(tǒng)上大都增加動(dòng)作整定制，達(dá)到防止誤判的目的。但此種解決方法會(huì)對(duì)匝間短路保護(hù)工作造成一定影響。使用電子互感器可以提升匝間短路敏捷性，保證暫態(tài)電流一致性，提高工作效率。

4.2分布式母線

母線是電力系統(tǒng)的主要組成，傳統(tǒng)母線保護(hù)存在二次接線比較繁雜、擴(kuò)展能力及抗干擾能力不強(qiáng)等問題。分布式母線具有較強(qiáng)的分散處理作用，普通變電站無法滿足該保護(hù)裝置高數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性、大通信量等要求，數(shù)字變電站借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以解決該問題[4]。

4.3輸電線路

互感器飽和是造成縱差保護(hù)判斷失誤的主要原因。數(shù)字變電站縱差保護(hù)使用了電子互感器，并不存在互感器飽和問題，便于工作開展，提高了距離阻抗、起動(dòng)及選相元件的基本保護(hù)性能。與普通傳感器相比，電子互感器對(duì)差動(dòng)保護(hù)的靈敏度較高。由于電子互感器無飽和，因此，更能有效提高保護(hù)性能，減少誤判。

5.結(jié)束語

數(shù)字化變電站對(duì)電力現(xiàn)代化發(fā)展具有推動(dòng)作用?，F(xiàn)階段，數(shù)字變電站仍處于不斷完善、發(fā)展、總結(jié)及創(chuàng)新的過程，需深入研究，加強(qiáng)建設(shè)，以建成具有先進(jìn)技術(shù)、合理結(jié)構(gòu)、運(yùn)行靈活安全的智能電網(wǎng)，促進(jìn)電力發(fā)展。筆者查閱了相關(guān)文獻(xiàn)及資料，對(duì)數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行探討，供學(xué)者參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝雄波.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2012，17（12）：55-56.

[2]李仲青，周澤昕，黃毅，周春霞，詹榮榮，李明，杜丁香.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性研究[J].電網(wǎng)技術(shù).2013，19（20）：54-55.

作者簡(jiǎn)介：孫琪穎（1987.5.17-），職位：投資計(jì)劃及對(duì)標(biāo)管理，學(xué)歷：大學(xué)本科。