数字化变电站继电保护适应性研究

[摘 要]数字化变电站技术随着科技的快速发展不断推广运行，使变电站中继电保护技术存在的问题逐渐凸显出来。与此同时，变电站技术的数字化也为继电保护技术存在的问题提供了解决渠道。在数字化变电站中，采用经验充足且技术成熟的电子式互感器与过程层网络化工程，有利于研究继电保护的应用。本文主要对数字化变电站的继电保护适应性进行分析，详细介绍了数字化变电站中的过程层组网方案，重点研究继电保护对电子式互感器的适应性，并相应的提出了数字化变电站继电保护动态模拟测试方案，以确保数字化变电站中继电保护技术存在问题的解决。

[关键词]数字化变电站 继电保护 过程层网络 适应性

中图分类号：F422 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0058-01

数字化变电站作为智能电网建设的重要构成成分，影响和变革了变电站的自动化运行和管理，具有巨大的经济与技术价值。在数字化变电站中，继电保护技术的快速发展得益于采用电子式互感器及二次回路的网络通信。电子式互感器的采用可以有效解决继电保护技术长期存在的问题，主要原因在于其具有安全性高、动态范围大、测量精度高、频率响应范围宽等特点。通信网络技术在数字化变电站中应用，有利于实现变电站过程层网络化，达到信息共享目的。

1 数字化变电站的定义

所谓的数字化变电站，可以简单的认为是用数字化信号代替过去的模拟电信号进行变电信息处理的新型变电系统，在这一系统中因为数字化信号自身的特点，数字化变电站可以利用变电信息的数字化，进行变电站变电信息的实时监控和实时传送，具有测量精度高、安全性高、可靠性强、经济效益好等优点。

2 数字化继电保护装置的特点分析

继电保护装置是一种历史悠久，但是在电力保护中作用重大的系统，在这一系统的应用过程中，其自身具备的线路状态感知能力、对线路状态的判断能力以及对线路异常状况的及时处理能力，都让它成为一个稳定的线路保护节点。在电力系统中的应用一直持续至今。数字化继电保护装置，是传统继电保护装置的升级版，升级的主要部分是继电保护系统的感应装置，在这一装置中感应信号由原来的电信号转换为数字信号，因为数字信息传递系统的增加，让继电保护系统不再是一个孤立的个体，可以通过数据连接系统对电网运行数据和故障数据进行实时上传，保证了电力系统运行过程中的安全性和稳定性。

3 数字化变电站继电保护适应性分析

3.1 继电保护装置与不同的电子式交互传感器配合使用的问题

在数字化变电站中继电保护装置的应用最主要的问题是，和不同的电子式交互传感器之间的配合问题，因为继电保护装置进行了数字化的改进之后，需要融入到数字化变电站的数字化体系中去，才能真正发挥其继电保护的作用，在通常情况下，继电保护装置都是与电子式交互传感器进行配合，来实现继电信息与数字变电站主机的信息交互，但是在这一配合过程中，因为继电保护装置与电子式交互传感器之间的系统差异，会造成二者之间的信息交互困难。

①测量延时差异。继电保护装置是保护电路不受威胁的重要保护装置，在继电保护装置工作的过程中几秒钟的时间误差，都会对电力系统产生重大影响，所以在继电保护系统与电子式交互传感器的连接中，要进行系统反应时间的差异比较，如果二者之间存在差异，要对继电保护系统设定延时补偿，以减少继电系统的反应时间，保证电力系统的安全。

②量程差异。在数字式继电保护装置工作中，电子式交互传感器的量程对继电保护工作有很大的影响，一旦继电保护系统与电子式交互传感器之间有量程的差异，测量的结果超出了量程的上限或者下限以后，就会在继电系统的测量图中形成穿心畸形，会导致继电保护装置的虚警，对继电保护装置安装的电力线路造成运行稳定性的影响，所以在数字化继电保护装置安装的过程中，要尽量选择一个供应商生产的数字式继电保护装置和电子式交互传感器，保证这二者之间的配合不会出现问题。

3.2 过程层网络和电子式互感器对继电保护动作实时性的影响

在电网保护的实践中，传统的继电保护装置在输电线路出现故障的时候，反应时间是明显快于数字式继电保护装置的，造成这一现象的主要原因就是过程层网络数字继电保护装置的延迟，数字化继电保护装置在发现线路异常之后，要经历保护装置数字化采样的延迟、电子式交互感应器处理延迟、网络延迟等一系列的延迟，之后才能对电路异常采取措施。在正常的输电线路运行中，继电保护装置的反应时间越快，继电保护的作用面积就会越大，也就是说继电保护系统反应的时间越短，所能保护的线路范围就会越大，输电网络的安全性就越高。所以在数字化继电保护装置的应用中，不能光看到继电保护装置数字化之后的好处，也要看到继电保护装置数字化之后的缺点，要针对数字化继电保护装置的这一缺点改进继电保护算法、减少数据处理环节需要的时间的系统改进，提高数字化继电保护装置的反应速度，确保电力系统的安全稳定运行。

3.3 继电保护处理电子式互感器数据异常的措施

数字式继电保护系统因为其内部传感器感应形式的改变，对环境影响因素的抵抗能力变弱了，在强电磁环境的影响下，数字式继电保护系统会因为内部感应单元的感应异常，而造成感应数据的异常，这种异常情况在高压输电网络中更是常见，所以数字化继电保护装置要有应对异常数据的能力，能够通过数据传输的异常现象和数据本身的差异程度，对数据的有效性进行判断。

3.4 数字化变电站继电保护及电子式互感器的采样同步问题

与传统的变电站通过电磁式互感器进行线路运行信息的测量不同，数字化变电站因为其本身高度的数字化，所以在不同系统进行信息交流时，都是运用数字信号进行信息交互的，这这一信息交互过程中，因为继电保护系统需要将电讯号转化为数字信号再进行信息交互，所以在与其他设备进行信息交互的过程中，就会产生信息交互不同步的现象，这对数字化变电站的精确控制是不利的。所以要采取措施让数字化变电站的信息交互保持同步，为了达到这一目的，一般会采用以下措施：一是配置统一的外部时间源，二是合并单元插值计算，三是采用继电保护装置作为电子式交互传感器数据采集的同步源。

4 结论

现阶段，在数字化变电站中，其建设已从理论研究转向了工程化的实施，根据变电站实际情况选用的过程层组网技术也逐渐成熟，有效地提高了系统的可靠性，对设备的运行维护成本起到降低作用。当前数字化变电站的继电保护必须首先解决的问题是过程层网络结构的合理性、多间隔电子式互感器间的同步、数据传送的实时性等，因此应深入研究电子式互感器在继电保护中的有效应用，促继电保护技术的发展，加强数字化变电站的继电保护适应性。数字化变电站是电力系统发展的方向，是电力系统运行的未来，在数字化变电站的建立健全过程中，继电保护装置的数字化改进和有机结合应用，是保证电力系统能安全稳定运行的关键，只有努力提高继电保护系统的适应性，使之与数字化变电站完全契合，才能保证电力系统安全高效的运行。

参考文献

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