汪经华

（国网池州供电公司 安徽省池州市 247000）

数字化变电站继电保护适应性分析

汪经华

（国网池州供电公司 安徽省池州市 247000）

现阶段，部分地区已开始运行数字化变电站，数字变电站具有极强的自动化、智能化特征，在提升电力调度工作效率的同时节约了大量的人工成本。对于数字化变电站而言，继电保护技术具有重要的意义。笔者结合工作经验与相关理论知识，在本文中分析了数字化变电站继电保护的适应性，供有关人员参考借鉴。

数字化变电站；继电保护；适应性

引言

得益于科技的高速发展，数字化变电站已成为可能，愈来愈多的国家在加紧研发更安全的数字化变电站技术。为了提升数字化变电站的可靠性，必须要着力于研究数字化变电站继电保护适应性，加大继电保护技术的开发力度、不断地完善有关理论方案。我国对数字化变电站继电保护适应性研究工作的重视程度较高，政府对该工作的投入不断地攀升，其必然会有力地促进数字化电力技术的进步。

1 数字化变电站的继电保护

1.1 数字化保护装置

现阶段，大部分变电站采用传统的微机保护装置，而这类装置的数字电路的核心一般是微处理器，信息传输工作依赖于模拟信号，信号转换工作容易产生误差，因此传统的微机保护装置的可靠性并不强。数字化变电站采用了先进的数字信号技术，信息传输任务由可靠性高的数字信号完成。与传统的变电站相较，数字化变电站的运行速度更快、稳定性更强。

1.2 保护装置可靠性分析

作为电力系统的核心成分，变电站系统的安全防护工作极为重要，而继电保护装置是确保电站安全运行的关键因素之一。随着数字自动化技术的不断进步，相信在不久的将来我国将大规模普及数字化变电站，这就要求技术人员尽快提升继电保护系统的可靠性。目前，继电保护装置元件主要有互感器、合并单元、传输介质、交换机以及同步时钟源等。通过查阅相关文献以及调查报告，认为现有各类变电站继电保护元器件的可靠性较高，其为数字化变电站的普及创造了有利的条件[1]。

2 数字化变电站继电保护的模拟方案

在探讨数字化变电站继电保护可行性之前，应当明确数字化保护测试的基本指标。选择性、可靠性、快速性以及灵敏性等因素是保护测试工作的关键性指标。数字化变电站所应用的继电保护技术较为复杂，变电站所采用的电子式互感器（见图1）非常先进，变电站的工作任务重、运行时间长，应当大幅度强化过程层网络以及电子式互感器对异常状况的适应性，从而保障变电站更加稳定安全地运转。为了确保变电站有效运行，技术人员需要对相关闭锁机制进行合理测试，测试模式通常为数字化保护型测试，开展此类测试工作的目的在于提升变电站的安全性能，通过增加继电保护的时间以满足变电站对保护可靠性的要求。

图1 电子式互感器结构示意图

为了确保数字化保护在网络系统中有效运行，技术人员需要开展质量合格的数字化变电站继电保护动态模拟测试工作。需要特别指出的是，这里的变电站继电保护动态模拟测试为系统级测试项目，测试任务较重，需要收集较多的参数信息。进行模拟测试工作的目的在于全面、准确考核系统的整体性能，确认系统各项功能是否正常。当前，电力系统中应用最广泛的数字化变电站继电保护动态模拟测试方法包括对各类电气故障进行模拟，对数字化变电站组网模式与典型系统进行模拟，对通信网络或者电子式互感器可能产生的故障进行模拟。事实表明，模拟测试所发挥的作用非常显著，有助于技术人员改进数字化变电站技术的不足之处，强化系统结构的合理性与功能性。

3 继电保护对通信网络与电子式互感器适应性的分析

3.1 继电保护对过程层网络适应性分析

总体上看，影响数字化变电站继电保护可靠性的因素较多，其中过程层网络对继电保护的影响不容忽视。过程层网络对继电保护功能的影响体现于其会引发继电保护动作延时现象，从而致使继电保护动作无法瞬间触发，这对数字变电站系统的运行产生了不利影响[2]。

（1）保护装置采样延时。就目前状况而言，测量装置数据采样工作中容易出现延时现象，其严重影响了测量工作的效率与质量，为了解决这一问题，技术人员对相关软件进行了优化。当前，业界已达成共识，测量装置数据采样算法是决定采样工作质量与效率的核心要素，所以通过优化相应的采样算法能有效减低保护装置的采样延时。

（2）网络延时。系统网络延时问题也较为严峻，为了解决这一问题，技术人员对过程层网络的结构进行了优化，与此同时，在信息传递效率提升与设施利用率强化等方面的工作上作出了努力。现阶段，人们掌握了多种处理网络延时问题的技术方案，网络延时现象的发生率以及严重程度正在逐渐下降。

3.2 继电保护于系统电子式互感器的适应性

电子式互感器是数字化变电站的重要装置，其功能强大、作用明显，不同类型电子式互感器的工作原理有所差异，在此情形下，如果数字化变电站系统中安装了类型不同的电子式互感器，则系统的稳定性可能受到一定的影响，电子式互感器的混合使用存在着一定的风险，过程中极有可能产生量程差异以及测量延时等问题。

（1）量程差异。上文提及到，类型不同的电子式互感器的工作原理有所区别，其中量程差异问题应当引起技术人员的高度重视，见下图2。不同电子式互感器的量程通常存在着差异，所以混合使用量程不同的电子式互感器极有可能引发测量数据失准现象。为了有效解决电子式互感器量程差异而引发的测量数据失准问题，应当严格统一电子式互感器的型号，尽可能地避免采用型号不同的电子式互感器，如此能有效防止电子式互感器量程差异现象的发生[3]。

图2 电流超过测量量程的电子式互感器测量电流的波形示意图

（2）测量延时差异。应当看到，型号不同的互感器的测量标准有所差异，因此混合使用互感器也极有可能引发测量延时差异问题，见图3。当前，技术人员为了杜绝测量延时差异问题的产生，在使用电子式互感器前通常会严格测量相关的互感器设备，全面了解各类设备的性能，随后技术人员会在数据处理过程中开展严格的延时补偿工作，上述处理方法的效果极为显著。

图3 不同电子式电流互感器测量的电流相量

3.3 数字化变电站电子式互感器采样同步与继电保护

由于数字化变电站应用了大量的网络设备以及电子式互感器，所以数字化变电站的数据采样传输延时较大，又因为不同厂家生产的电子式互感器、网络接口、合并单元等结构装置存在着细微的技术差别，因此数字化变电站数据传输工作一般存在着时序特性的差异。为了最大程度地解决数据未同步的问题，建议采用如下技术方案：

（1）制定同步标准。为了解决数据不同步的问题，认为应当设立严格合理的同步标准，技术人员可以把保护装置设定为同步标准，借助相关应用软件以全面优化系统的数据同步能力。

（2）站内统一钟法。站内统一钟法是当前应用较为普遍的一类技术手段。数字化变电站中装有大量的设备，这些设备的计时并不统一，其将致使数据采集工作发生一定程度的延时，在应用站内统一钟法后，不同类型的设备在在统一的计时标准下运行，系统各类设备的工作统一性将得到大幅的强化，如此，延时问题便迎刃而解。

4 结语

新的发展形势下加快数字化变电站研究与建设工作具有重要的现实意义。为了确保数字化变电站在投入使用后能够发挥最大效用，必须要做好继电保护适应性分析工作，广大电力技术人员应当积极学习先进的科学知识、善于总结借鉴优秀的技术经验，在实际工作中保持认真严谨的态度，如此方能最大程度地促进我国电力行业的长足发展。

[1]白加林，高昌培，王宇恩，赵武智，牛静.智能化区域预控保护系统设计与工程实现[J].电气应用，2015（S2）.

[2]陈柏樟.110kV数字化变电站设计研究[J].智能城市，2016（05）.

[3]全国首座数字化变电站通过验收[J].广西电力建设科技信息，2006（04）.

[4]郝晓芳.数字化变电站设计及运行中面临的问题[J].今日科苑，2015（11）.

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2016-7-10