淺析數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)技術(shù)

【摘要】變電站數(shù)字化程度的不斷加深，對(duì)變電站保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。就數(shù)字化變電站機(jī)電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，雖然取得了一定的成果，但是在總體上仍存在一定的問(wèn)題，需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上加深研究，通過(guò)不斷創(chuàng)新與完善，爭(zhēng)取進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的有效性。本文分析數(shù)字化變電站繼電保護(hù)存在的問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化變電站;繼電保護(hù);接地保護(hù)

變電站是電網(wǎng)的重要組成部分，主要起到連接輸電與配電的作用。隨著數(shù)字化技術(shù)在變電站中的應(yīng)用，逐漸實(shí)現(xiàn)了信息化與自動(dòng)化的轉(zhuǎn)變，與傳統(tǒng)變電站相比，電網(wǎng)運(yùn)行具有更高的安全性與穩(wěn)定性。為了能夠更好的滿足各項(xiàng)數(shù)字化技術(shù)在變電站中的應(yīng)用，就需要針對(duì)繼電保護(hù)方面做進(jìn)一步研究，以現(xiàn)存的問(wèn)題為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)字化變電站運(yùn)行特征，確定切實(shí)可行的改進(jìn)措施，爭(zhēng)取不斷提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與可靠性。

一、變電站繼電保護(hù)技術(shù)分析

變電站繼電保護(hù)技術(shù)主要包括線路保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)以及主變保護(hù)三種，其中線路保護(hù)主要選擇用二段式或者三段式電流保護(hù)，一段為電流速斷保護(hù)，二段為限時(shí)電流速斷保護(hù)，而三段則為過(guò)電流保護(hù)[1]。另外，主變保護(hù)技術(shù)包括主保護(hù)與后備保護(hù)兩種，并且主保護(hù)分為重瓦斯保護(hù)與差動(dòng)保護(hù)兩種。繼電保護(hù)技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用，一方面能夠提高繼電保護(hù)運(yùn)行水平，另一方面數(shù)字化技術(shù)也為繼電保護(hù)技術(shù)提出了更大的挑戰(zhàn)。

第一，數(shù)字化變電站運(yùn)行時(shí)，主要以數(shù)字化電氣測(cè)量系統(tǒng)來(lái)采集電流、電壓等電氣量，對(duì)一、二次系統(tǒng)在電氣上進(jìn)行了有效隔離，在擴(kuò)大電氣量測(cè)量范圍的基礎(chǔ)上提高了測(cè)量精度，進(jìn)而能夠更好的將變電站冗雜的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榧苫叩膽?yīng)用信息。

第二，數(shù)字化變電站要求繼電保護(hù)技術(shù)具有更好的繼電保護(hù)性能、系統(tǒng)軟硬件擴(kuò)展功能以及可靠性。因此，需要對(duì)現(xiàn)用的繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析研究，爭(zhēng)取提高系統(tǒng)存儲(chǔ)能力，完成故障分量保護(hù)，并且通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制、算法以及技術(shù)的優(yōu)化，滿足變電站運(yùn)行所需保護(hù)。

二、數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)所存問(wèn)題分析

1.勵(lì)磁涌流問(wèn)題

變壓器空投時(shí)鐵心中磁通不會(huì)發(fā)生突變，非周期分量磁通出現(xiàn)導(dǎo)致變壓器鐵心飽和，使得勵(lì)磁涌流電流劇增。勵(lì)磁涌流具有大量的二次諧波，并且會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸衰減，在處理勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的問(wèn)題時(shí)，可以利用這兩個(gè)特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行處理[2]。在處理勵(lì)磁涌流問(wèn)題時(shí)，為防止其引起的誤動(dòng)作，可以向電流速斷保護(hù)中加入延時(shí)，削減勵(lì)磁涌流的影響。此種處理方式簡(jiǎn)單方便，同時(shí)為了能夠更可靠的避免勵(lì)磁涌流造成的影響，還需要在加速回路中加入延時(shí)。

2.TA飽和問(wèn)題

對(duì)于10kV線路出口來(lái)說(shuō)，此處位置的短路電流比較小，電路距離電源比較遠(yuǎn)，相應(yīng)的系統(tǒng)阻抗也比較大。隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，短路電流也會(huì)增大，甚至?xí)^(guò)TA一次額定電流。在線路發(fā)生短路故障時(shí)，因?yàn)殡娏鞔笥赥A額定電流導(dǎo)致飽和，感應(yīng)到的二次測(cè)電流趨近于零，就會(huì)使得保護(hù)裝置拒動(dòng)。在解決此方面問(wèn)題時(shí)，應(yīng)選擇用變比較大的TA，如果是10kV線路應(yīng)選擇變比在3005以上的TA[3]。另一方面，需要采取措施來(lái)減小TA的二次負(fù)載抗阻，以免造成TA飽和，減少保護(hù)裝置拒動(dòng)問(wèn)題的發(fā)生。

3.所用變保護(hù)問(wèn)題

所用變?nèi)萘勘容^小，但是變電站運(yùn)行對(duì)其可靠性要求卻比較高，在對(duì)其進(jìn)行安裝時(shí)，一般選擇接在10kV母線上。在數(shù)字化變電站繼電保護(hù)應(yīng)用中，人們對(duì)所用變重視程度比較低，相應(yīng)的采取的管理措施也就比較少，對(duì)變電站的正常運(yùn)行帶來(lái)很大的威脅。傳統(tǒng)變電站所用變選擇的是熔斷器進(jìn)行保護(hù)，安全性相對(duì)較高，現(xiàn)在數(shù)字化變電站所應(yīng)用的所用變大多大多配置的開(kāi)關(guān)柜，忽視了-rA飽和問(wèn)題。所用變?nèi)萘啃?，同時(shí)保護(hù)計(jì)量共用TA，一旦所用變發(fā)生故障，就會(huì)造成-rA嚴(yán)重飽和，很容易造成保護(hù)拒動(dòng)，影響變電站的正常運(yùn)行。針對(duì)此種情況，需要結(jié)合變電站實(shí)際運(yùn)行情況，選擇用合理配置進(jìn)行保護(hù)，尤其是在選擇-rA時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮所用變故障后飽和問(wèn)題，為保證保護(hù)可靠性，一般需要將計(jì)量與保護(hù)-rA分開(kāi)，減少保護(hù)拒動(dòng)問(wèn)題的出現(xiàn)[4]。

4.分布式母線保護(hù)問(wèn)題

母線是變電站中的重要組成部分，對(duì)變電站能否正常運(yùn)行產(chǎn)生的影響比較大，就傳統(tǒng)母線保護(hù)措施來(lái)看，存在擴(kuò)展性不強(qiáng)、抗干擾性差以及二次接線繁雜等問(wèn)題。在數(shù)字化變電中選擇用分布式母線保護(hù)技術(shù)，因?yàn)槠渌哂械姆稚⑻幚砉δ?，能夠有效解決以上幾個(gè)方面問(wèn)題。對(duì)于傳統(tǒng)變電站來(lái)說(shuō)，如果只是對(duì)母線采取一般的保護(hù)措施，基本上都無(wú)法滿足分布式母線保護(hù)數(shù)據(jù)通信量大的需求，并且也不能滿足數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性高的要求。因此，在數(shù)字化變電站發(fā)展中，需要加強(qiáng)對(duì)此方面問(wèn)題的研究，選擇有效的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，爭(zhēng)取不斷提高變電站運(yùn)行管理的可靠性與有效性。

三、繼電保護(hù)技術(shù)在數(shù)字化變電站中應(yīng)用分析

1.動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)應(yīng)用

智能電網(wǎng)的建設(shè)，要求數(shù)字化變電站應(yīng)具備自動(dòng)化、人性化、信息化以及數(shù)字化等特征。就現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)正式運(yùn)行的數(shù)字變電站現(xiàn)狀來(lái)看，應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)的二次設(shè)備并不具備完善的檢查與檢測(cè)手段，已逐漸不能滿足數(shù)字化設(shè)備運(yùn)行需求。動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用，可以對(duì)故障的發(fā)生與操作進(jìn)行演練，為數(shù)字化變電站運(yùn)行方法提供一個(gè)仿真模擬，進(jìn)而能夠?qū)收箱洸ㄔO(shè)備、繼電保護(hù)設(shè)備、智能儀表以及自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)等二次設(shè)備發(fā)送模擬信號(hào)，完成對(duì)母線、變壓器的監(jiān)控與保護(hù)。另外，動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)在數(shù)字化變電站的應(yīng)用，還可以客觀的對(duì)變電站系統(tǒng)以及設(shè)備的可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)，以此作為進(jìn)一步保護(hù)管理的依據(jù)。

2.互感技術(shù)與智能開(kāi)關(guān)單元應(yīng)用

現(xiàn)在數(shù)字繼電保護(hù)裝置中功率小互感器已經(jīng)取代了傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置中的CT與PT，與傳統(tǒng)保護(hù)效果相比，此種互感器可以將大電流與高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字形成的信息，并利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。另外，斷路器中二次系統(tǒng)是在新型傳感器、電力電子技術(shù)以及微機(jī)的基礎(chǔ)上建立，同樣也能夠利用網(wǎng)絡(luò)完成控制與保護(hù)指令的傳達(dá)，以此來(lái)完成對(duì)各數(shù)字化接口的操作。選擇應(yīng)用新型的互感器與傳感器，能夠更好的提升變電站運(yùn)行安全性與可靠性。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著數(shù)字化信息技術(shù)的快速發(fā)展，智能電網(wǎng)的建設(shè)也提高了對(duì)變電站運(yùn)行的要求。數(shù)字化變電站中繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用還存在一定的問(wèn)題，需要我們不斷加強(qiáng)研究，積極應(yīng)用各種新型技術(shù)，爭(zhēng)取不斷提高繼電保護(hù)的有效性。面對(duì)數(shù)字化變電站發(fā)展帶來(lái)的挑戰(zhàn)，應(yīng)建立完善研究團(tuán)隊(duì)，并結(jié)合變電站運(yùn)行實(shí)際情況，不斷創(chuàng)新技術(shù)，提高我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]朱林，段獻(xiàn)忠，蘇盛，李銀紅.基于證據(jù)理論的數(shù)字化變電站繼電保護(hù)容錯(cuò)方法[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào).2011，（01）：26-27.

[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).2011，（05）：32-33.

[3]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(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品.2011，（13）：21-22.

[4]許國(guó)峰，朱亞軍.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)探析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2011，（22）：15-16.