浅析数字化变电站技术及其对继电保护的影响

【摘 要】随着数字化技术的发展，智能断路器及光学互感器在数字化变电站中广泛使用，逐渐取代传统继电保护。本文对变电站继电保护系统的装置内容进行系统分析，根据数字化变电站中继电保护系统的新要求，引出并分析继电保护系统新技术在数字化变站中的使用，从而有效提高电力运行的效率，保证系统运行的可靠性。本文研究对象为数字化变电站，并在对数字化变电站的实际应用研究分析的基础上对数字化变电站基本含义、优势，数字化变电站基础技术分析及数字化变电站技术对继电保护的影响进行分析，对这一问题进行详细的分析研究，以期为相关工作人员提供参考。

【关键词】数字化；变电站技术；继电保护

引言

随着工业的发展及人们生活的需求，电力系统承受的压力逐渐增大，为了适应电力系统的运营需要，现在使用的变电系统均需进一步完善，从而完善数字化、继电保护、配电能等技术，保证电力设施的安全运行，从而提高变电站的功能，实现相关的变电站内容整合，实现电力技术的改革，促进电力技术的发展，进一步改善相关的模式提升，改变传统观念。对于数字化的变电站来说，二次技术革命的帷幕为了应对未来的技术发展、应用需求、先进性、经济性、继承性，改善变电站的继电保护还是需要进一步研究相关的技术内涵。

1 数字化变电站的研究现状

电网通过数字变电站实现信息数据的采集以及处理，实现变电站信息的传递，实现电网性能的改善与提高，从而有助于工作人员进一步优化通讯技术的管理。

关于IEC 61850标准的研究与应用，国外开始焦躁，而在IEC 61850的制定中，相应的示范工程已经实施，如德国、美国、荷兰等均有相应的示范工程，用以验证标准，通过实践来促进标准的进一步完善。

符合IEC 61850标准的智能电子设备在国外市场也早已开发，这些电子设备自带保护装置，同时具有符合该标准的过程层设备，如带数字接口的光CT、智能断路器、光PT（电压互感器、基于电光效应的光学电流互感器）等。而在制定相应标准的初期，一些较大规模公司已经进行数次设备互操作试验。

IEC 61850标准在国内被关注是从2001年开始，中国电力科学研究院和国内的各大电力设备制造厂商对国外的标准进行了翻译，目前国内存在的主要为4个标准的正式版[1]。而随着试验的展开，国内一些影响较大的电力自动化设备供应商也积极参与进互操作性试验中。随着国内试验的不断开展与深入研究，在数字化变电站设备领域的研究已经取得了显著的进展。具有国际先进水平的国产光电互感器已通过国家级鉴定，其中最长时间的连续稳定运行经验为18个月。而随着国内生产技术的提高，一些生产厂家已经能够独立生产出与智能一次设备直接接口的二次设备，通过对国内较为成熟的二次设备进行改造嫩巩固实现过程层通信接口的增加，从而有效避免并减少由于新设备使用所引起的技术风险。

2 变电站继电保护技术的具体方案

2.1 GOOSE技术对继电保护

GOOSE技术对继电保护具有速动性、经济性、安全性、以及可靠性，因此当继电保护的方案中采用GOOSE技术时，除了要对其特性进行充分思考，同时也要充分考虑继电保护配置的特点及一次接线形式。在此例举几项比较典型的GOOSE网络方案：

2.2 500kv的3/2接线方式

国内500kv设备通常采用3/2的接线方式，而在继电保护方面实行双重化配置。然而3/2的接线方式存在着一定的缺陷，非星形结构导致中断路器同两侧间隔的连接形成了冗余结构。因此，两侧间隔与中断路器之间存在着一定联系。3/2的接线方式同双母线结构是一致的，其同样根据间隔双重化保护分散配置双重化交换机，然而，两侧间隔交换机是被中智能的保护配置双网口与其开关是分别连接的，同时还与一次结构是相同的。

由于智能开关与开关保护是通过两个网口而介入两侧间隔交换机的，母线保护同各自间隔才有信号联系，间隔之间的保护是没有信号联系的。间隔内部的每个设备间的联系信号不出间隔交换机。母线交换机按找间隔划分来VLAN，从而将各间隔GOOSE报文隔离开来，这样一来将有十分利于减少报文所拖延的时间。在进行间隔检修的时候会其安全措施也相较简洁且牢靠，不仅需要母线交换机和开间隔交换机的连接，还需要将中开关保护与智能开关与同一串运行侧间隔交换机的连接断开。

2.3 220kv双母线接线方式

在我国双母线接线方式通常运用于220kv，在继电保护中主要按照双重化进行配置，而冗长方式则是按照双重化的GOOSE网络设计以及双重化保护进行配置。为了确保安全性，交换机应该根据主变、出线以及母线等进行间隔分散式的分配。双重化间隔交换机应该在双套线路或是主变保护屏上分别进行安装，而对于双重化母线交换机则最好将之安装在双套母线保护屏上，母线交换机和间隔交换机在连接的时候应该采用星形单网的方式。

3 数字化变电站继电保护管理

数字化变电站在二次设备组态上发生了一系列变化，因此现有的配电网继电保护的检修管理、专业管理界限、运行管理以及安全问题上都会随之发生一定的转变。

3.1 运行管理方面的转变

在运行管理上主要在以下几点发生了变化：（1）数字化变电站二次系统能够实现对信息的传输电气量实现检测及采集，同时能够命令跳合闸，因此在巡视时应该将运行中的维护作为重点内容，如何设备的状态核对、清灰、核对铭牌等。（2）在数字化变电站下，大量的电子式通信设备被运用，保证了继电保护动作的准确进行，因此在巡视过程中应该适当调整巡视对象，如将各个通信设备的完好性作为重点。（3）以往的继电保护专业的巡视均是4次/年，导致大量人力资源的浪费，而系统运行中出现的故障亦不能被及时发现，而在设备故障的检测检查方面，数字化变电站能够实现自我检测报警，因此可适当减少巡视维修人员，调整巡视周期，节约人力资源。

3.2 检修管理方面的转变

数字化变电站在检修管理方面也发生了较大转变。首先，为了满足检修需要的改变，可采用新型的校验设备取代常规的模拟量输出校验仪。目前多采用新型的数字化校验仪，这种校验仪体积小（与笔记本相似）、试验线接线简单、绝缘要求和功率要求低等优点，同时能够实现无A/D转换过程，而它在操作中无需模拟量输出，保障了质检员工的安全。其次，数字化变电站的二次设置装置的结构变化较大，因此设备的保护及回路验收项目及标准也发生了根本性的变化：第一，回路接线进一步简单化，从而减少了工作量与现场调试项目；第二，智能新断路器不仅可以有效减少大量的二次电缆，与此同时还可以进一步避免因直流系统降压而造成的断路器举动这一现象的发生。另外，现场对断路器部分的试验标准与要求可以结合实际情况给予适当的调整。

4 结语

本文主要通过论述分析数字化变电站，研究分析其对继电保护的影响力，对数字化变电站的优点进行了初步分析，同时对其运行中出现的问题及带来的挑战进行了探讨。目前关于数字化变电站的研究尚且需要进一步深入，同时要求保护人员专业技术水平和工作技能的不断提高，结合实际运行中的问题进一步完善，以使得机电保护技术更加具有针对性，维持长期稳定发展。在未来相当一段时间里，数字化变电站将会成为变电站发展的主要趋势，同时也将为我国“智能电网”的建设打下坚实基础。

参考文献：

[1]高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术.2006（23）.

[2]吴国旸，王庆平，李刚.基于数字化变电站的集中式保护研究[J].电力系统保护与控制，2009（10）.