針對數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性的相關(guān)探究

倪文思

摘 要：文章對數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上談一下個(gè)人的觀點(diǎn)和認(rèn)識，僅供參考。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；數(shù)字變電站；適應(yīng)性；研究

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）29-0095-02

繼電保護(hù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用非常普遍，然而繼電保護(hù)系統(tǒng)測量精度比較差，而且安全性較低。常見的問題時(shí)動態(tài)范圍相對較小，不僅難以有效滿足變電站繼電保護(hù)設(shè)備的適應(yīng)性要求，而且對電力系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠性產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響?；诖耍瑧?yīng)當(dāng)對數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性加強(qiáng)分析，這具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。在繼電保護(hù)適應(yīng)性方面，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1 電子互感器

1.1 不同類型的電子互感器存在的差異

對于電子互感器適應(yīng)性而言，就目前數(shù)字變電站現(xiàn)狀來講，常用的能源方式有兩種，一種是有源式互感器，另一種是無源式互感器。基于原理上的區(qū)別，還可將其分成光學(xué)原理式、線圈原理式兩種類型的互感器。不同的類型，原理也存在較大的差異，如果不及時(shí)采取有效的措施，則會對互感器在數(shù)字化變電站上的混用產(chǎn)生影響，甚至造成數(shù)據(jù)差異。

第一，測量延時(shí)可能會出現(xiàn)一定的差異和區(qū)別。電流互感器的類型不同，其測量標(biāo)準(zhǔn)就會存在較大的差異。在實(shí)際應(yīng)用過程中，測量數(shù)據(jù)時(shí)間誤差屢見不鮮，即延時(shí)差異。實(shí)踐中若想有效解決這一問題，確保各種類型的裝置能夠協(xié)調(diào)應(yīng)用，在具體作業(yè)之前應(yīng)當(dāng)對各種設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格測量。數(shù)據(jù)處理過程中，還需考慮延時(shí)補(bǔ)償。

第二，量程差異問題。不同的電子互感器，量程不盡相同，在實(shí)際應(yīng)用過程中，雖然有部分設(shè)備量程處于安全狀態(tài)，但是一些設(shè)備超量程現(xiàn)象也并非鮮見。從實(shí)踐來看，若測量數(shù)據(jù)超過規(guī)定量程，則測量數(shù)據(jù)的正確性就會比較差，為避免該種現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)對設(shè)備的規(guī)格和型號進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，所選設(shè)備應(yīng)當(dāng)保證型號一致。

第三，采取有效的措施應(yīng)對互感器數(shù)據(jù)異常問題。一般而言，采樣數(shù)據(jù)畸形變化的成因主要有兩種，一是互感器受外界因素影響，一是互感器硬件出現(xiàn)故障問題?；诖耍粢螂娮踊ジ衅骰巫兓斐蓚鬏敂?shù)據(jù)異常，則該過程中的保護(hù)設(shè)備就會對其進(jìn)行及時(shí)的判斷，有利于錯(cuò)誤動作的防治。實(shí)踐中若采樣數(shù)據(jù)信息異常較大，則應(yīng)對及時(shí)更新故障算法，以此來提升電子互感器的穩(wěn)定性。

1.2 解決差異應(yīng)注意的問題

為有效解決數(shù)據(jù)差異問題，還應(yīng)當(dāng)注意以下三方面的內(nèi)容：

第一，電子互感器內(nèi)傳感器元件以及測量系統(tǒng)之間相互獨(dú)立。實(shí)踐中，可適用于測量和保護(hù)的采樣值，包含了合并單元中發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中，保護(hù)算法的應(yīng)用，對引入的測量、保護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對采樣數(shù)據(jù)加強(qiáng)監(jiān)控。若數(shù)據(jù)中只有一個(gè)發(fā)生了畸形變化，則無需啟動保護(hù)。

第二，就電子互感器而言，在其元件采集系統(tǒng)中，可將兩路獨(dú)立數(shù)據(jù)系統(tǒng)有效地利用好。通常情況下，上述兩路系統(tǒng)在同一傳輸元件內(nèi)合并，然后再向保護(hù)設(shè)施發(fā)送采集的數(shù)據(jù)結(jié)果。采用該種方式，保護(hù)設(shè)施即可在繼電保護(hù)設(shè)備啟動、動作邏輯判斷等方面應(yīng)用數(shù)據(jù)信息。此時(shí)，應(yīng)對綜合性地對比分析兩路數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)信息采集、監(jiān)控。

第三，根據(jù)電流定律，在相同節(jié)點(diǎn)上，電流的流進(jìn)與流出矢量之和是零。在過程層采樣值組網(wǎng)過程中，保護(hù)設(shè)施可以利用過程層上的共享特點(diǎn)（數(shù)據(jù)共享），對互感器電流采集加強(qiáng)監(jiān)控。

2 對保護(hù)動作的影響

較之于傳統(tǒng)方式，過程層組網(wǎng)更能有效實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)動作延時(shí)。對于繼電保護(hù)而言，其動作時(shí)間短、制動面積小，這有利于穩(wěn)定性的提高。在該種情況下，高壓電網(wǎng)表現(xiàn)的非常的明顯。就過程層而言，其組網(wǎng)方式繼電保護(hù)動作時(shí)間延長的原因是保護(hù)設(shè)施采樣、網(wǎng)絡(luò)以及電子互感器處理等延時(shí)。

基于此，工作人員應(yīng)當(dāng)不斷完善和健全繼電保護(hù)算法、提高數(shù)據(jù)信息的有效處理率，并在此基礎(chǔ)上不斷對過程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，盡可能實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)作業(yè)時(shí)間的減少，這有利于穩(wěn)定性的提升。對于數(shù)字化保護(hù)動作出口而言，主要成因是電子式互感處理器、網(wǎng)絡(luò)以及保護(hù)裝置的延時(shí)應(yīng)用是采樣延時(shí)法對時(shí)間裕度進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示，為常規(guī)性的保護(hù)以及數(shù)字化動作時(shí)間產(chǎn)生的影響因素。

根據(jù)上述因素，采取下述方式來實(shí)現(xiàn)保護(hù)出口時(shí)間的縮短：對電子式互感器工藝技術(shù)革新和改進(jìn)，以此來有效減少整體延時(shí)處理；對保護(hù)算法定期改變，結(jié)合實(shí)際需要引進(jìn)高新技術(shù)，使采樣頻率逐漸向互感器發(fā)送數(shù)據(jù)頻率倍數(shù)轉(zhuǎn)變，以此來縮短數(shù)據(jù)信息處理重新插值采樣所需時(shí)間。對于數(shù)字化變電站而言，其計(jì)劃過程中應(yīng)當(dāng)對過程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)理念改善和創(chuàng)新，使過程層通信技術(shù)得到不同程度的強(qiáng)化。

2.1 針對電子式互感器數(shù)據(jù)異常的應(yīng)對方案

對電子式互感器進(jìn)行檢測，應(yīng)對適當(dāng)增大力度，而且還應(yīng)對對電子式互感器自身的穩(wěn)定性設(shè)置由一定的要求，這有利于其穩(wěn)定性的增強(qiáng)。電子式互感器內(nèi)測量傳感設(shè)施、數(shù)據(jù)采集等，彼此之間是互相獨(dú)立的，合并單元數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，在相同時(shí)間內(nèi)帶有測量、保護(hù)的采樣值等方面的內(nèi)容。

基于此，可使計(jì)算經(jīng)帶入測量數(shù)據(jù)以及保護(hù)數(shù)據(jù)信息的對比，以此來保護(hù)接收到的采樣數(shù)據(jù)信息監(jiān)控過程。值得一提的是，在此過程中若出現(xiàn)突變的僅為某數(shù)據(jù)，則不會啟動保護(hù)。根據(jù)電子式互感器內(nèi)的傳感元件動作模式，以兩路獨(dú)立的信息數(shù)據(jù)采集部門完成采集任務(wù)，兩路采集機(jī)構(gòu)同時(shí)輸出，方可在統(tǒng)一合并單元中適當(dāng)?shù)慕尤耄源藖泶_保傳送至保護(hù)設(shè)備的過程更加的順利；然后保護(hù)設(shè)施將兩組數(shù)據(jù)以差異性形式應(yīng)用在啟動以及動作判斷過程中的計(jì)算上，以此來確保只有一組信息數(shù)據(jù)變化時(shí)，對動作出口不會造成影響，以免出現(xiàn)誤動現(xiàn)象。

根據(jù)基爾霍夫研究的電流定律，相同節(jié)點(diǎn)的電流流入以及流出矢量和為零，過程層數(shù)據(jù)采樣組網(wǎng)狀態(tài)，使保護(hù)設(shè)施能夠充分利用和分享過程層數(shù)據(jù)，從而采集其它電流，并利用一定的計(jì)算方法對其準(zhǔn)確計(jì)算，以此來確保保護(hù)算法對互感器采集數(shù)據(jù)的有效監(jiān)控。在此過程中，如果發(fā)現(xiàn)存在著一定的差異，則保護(hù)不會啟動。

2.2 繼電保護(hù)與互感器采樣同步

對于數(shù)字化變電站而言，其采樣數(shù)據(jù)處理的同步性，對系統(tǒng)所起的作用非常重要。在對數(shù)字化變電站采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理設(shè)計(jì)過程中，可采用以下幾種方案：

第一，變電站內(nèi)的全部時(shí)鐘應(yīng)當(dāng)保持一致。之所以要保持一致，主要原因在于變電站中設(shè)備外部時(shí)鐘源可視為數(shù)據(jù)同步源，而且外部的時(shí)鐘源又有包含同步衛(wèi)星時(shí)鐘信號。比如，北斗、GPS以及伽利略衛(wèi)星等時(shí)鐘信號，而且還可以采用銣鐘或者銫鐘等高精度、高科技電子鐘，后者可以采用同步數(shù)字化光纖網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，這樣可以有效提高鐘源準(zhǔn)確性。

第二，對互感器計(jì)算方式進(jìn)行有效處理。對其建議利用合并單元格插值法進(jìn)行計(jì)算，對其進(jìn)行同步處理能夠利用采樣數(shù)據(jù)模式。對于保護(hù)設(shè)施，建議采用插值法進(jìn)行計(jì)算，并且對所接受的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理。

第三，對互感器采集數(shù)據(jù)同步源采用保護(hù)設(shè)施。對于該保護(hù)設(shè)施，其有相關(guān)性互感器采樣數(shù)據(jù)同步問題可以解決之。

2.3 繼電保護(hù)和互感器采樣的同步性分析

數(shù)據(jù)采樣及其傳輸延時(shí)，可以有效增大受互感器以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、設(shè)備影響。對于不同品牌和類型的互感器而言，其應(yīng)用過程中也對數(shù)據(jù)信息的傳輸差異產(chǎn)生一定的影響，嚴(yán)重時(shí)可能會出現(xiàn)采樣延時(shí)問題。

基于此，應(yīng)當(dāng)對數(shù)字變電站采集的相關(guān)數(shù)據(jù)予以同步處理，這樣可以消除因傳輸延時(shí)而造成的不利影響，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息采集時(shí)間的精準(zhǔn)辨別以及變電站間隔層、過程層信息數(shù)據(jù)的同步性。

在同步處理過程中，建議采用合并單元差值方法進(jìn)行計(jì)算，并且采取互感數(shù)據(jù)、保護(hù)設(shè)施所采集的同步處理。此外，還可應(yīng)用統(tǒng)一站內(nèi)時(shí)鐘法，統(tǒng)一設(shè)置外部時(shí)鐘源，必然伽利略衛(wèi)星、GPS等同步時(shí)鐘信號；在此過程中，還可以采用銣鐘等電子鐘，利用其精度高的特點(diǎn)，對外部時(shí)鐘源精確的以及可靠性予以提升，從而使其可以作為互感器采樣信息數(shù)據(jù)處理的一種同步源。

2.4 繼電保護(hù)模擬測試

繼電保護(hù)動作的靈活性、快速性以及可靠性等，在保護(hù)測試過程中所起的作用非常重要，同時(shí)這也是保護(hù)測試的一個(gè)重要指標(biāo)。目前變電站采用的互感器，間隔比較多，而且類型也比較多，這有效的增大了對繼電保護(hù)適應(yīng)性的要求和力度。

實(shí)踐中，為了能夠有效提升對系統(tǒng)過程層網(wǎng)絡(luò)異?，F(xiàn)象的適應(yīng)性，在數(shù)字化保護(hù)設(shè)備中也產(chǎn)生了各種類型的閉鎖機(jī)制，要求相關(guān)人員對閉鎖機(jī)制合理保護(hù)測試，延長保護(hù)時(shí)間。我們應(yīng)當(dāng)結(jié)合變電站網(wǎng)絡(luò)化、互感器實(shí)況，制定合理的動態(tài)模擬方案，并且通過測試，對變電站性能和功能進(jìn)行嚴(yán)格審查，以確保其能夠符合規(guī)劃和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使其具有一定的可行性。在一定的電網(wǎng)環(huán)境條件下，該種測試也可測試保護(hù)應(yīng)用效果。具體測試方法主要有模擬變電站典型系統(tǒng)以及組網(wǎng)模式、對不同的電器故障進(jìn)行模擬測試、模擬測試通信網(wǎng)絡(luò)以及變電站互感器潛在的異常和問題；或者在特定系統(tǒng)下，立足現(xiàn)有條件，模擬變電站系統(tǒng)等。

3 結(jié) 語

總而言之，基于科技水平的不斷提高，尤其是一些專業(yè)的高精尖技術(shù)得以突破，數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性因此而有所改善提高，其在應(yīng)用實(shí)踐中也可以有效發(fā)揮效益。然而，相關(guān)技術(shù)和工藝得以改善和提高的同時(shí)，也存在著一些問題與不足。實(shí)踐中，我們應(yīng)當(dāng)立足實(shí)際，從技術(shù)和工藝方面著手，有效的解決實(shí)踐中存在的問題，充分發(fā)揮數(shù)字化變電站的作用，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)和社會效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 代念萍，張經(jīng)緯.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)二次裝置適應(yīng)性研究[J].中國 新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（10）.