数字化变电站继电保护适应性研究周月红

数字化变电站继电保护适应性研究周月红

周月红张文平

（国网甘肃省电力公司庆阳供电公司）

摘要：在变电站运行过程中，数字化继电保护装置作为二次设备不可缺少一部分，其保护性能一直受到业界关注。在数字化变电站中，使用电子式互感器和网络化通信二次回路，特别是电磁式互感器相比，电子互感器占有自身优势，弥补了继电保护中空白。文章主要从数字化变电站概述与特点出发，对数字化变电站继电保护实用性进行分析，希望能为数字化变电站继电保护提供参考。

关键词：数字化变电站；继电保护；适应性

在数字化变电站运行过程中，电子式互感器和变电站过程层的网络化作为变电站运行的重要设备，主要是通过通信技术解决传统变电站中系统扩展性较低和抗干扰能力薄弱的问题，实现信息数据之间的共享，为变电站设备智能化发展提供有利条件，也为继电保护装置技术的应用与发展带来新的机遇。继电保护自适应控制技术主要是解决单相接地短路引起的过度电阻和电力系统变化影响的问题，从而提升保护性能，完善自适应继电保护的系统，为数字化变电站运行提供可靠性与稳定性保障，促进电力企业的可持续发展。

1、数字化变电站概述与特点

数字化变电站主要是将变电站处理模拟信息量转变成数字信息量，集智能化开关、电子式互感器、站控层、过程层和间隔层为一体化的通信系统，及时分享信息数据，实现系统结构紧凑化、分层分布化、数据应用及采集的数字化。数字化变电站和传统变电站相比，其拥有智能化一次设备与网络化二次设备，通过自动化管理手段对变电站运行进行管理，方便二次接线，提升测量精确度和电磁兼容性，为数字化变电站运行提供安全性与可靠性保障，以此提升电力企业的经济效益。

保护装置的特点主要包括：（1）硬件特点。数字化变电站继电保护使用微机处理系统，组成数字电路从而连接系统各个接口，丰富系统运行功能。通过电子式互感器收集系统运行数据，实现数字化信息量，从而改变传统继电保护装置通过专门设立的数据单元模拟数据量的收集模式，为信息量收集提供安全性与可靠性保障。（2）接口特点。通过电子传感器收集数字信息数据后，利用相关系统处理获得的信息数据，然后借助自身内部的光纤传送到低压端，通过合并单元将具备正确格式的数据信息显示相关系统中，环节模数转换的工作量[1]。

2、数字化变电站继电保护实用性分析

2.1保护不同厂家和不同原理的电子式互感配合使用

数字化变电站中电子式互感器的应用可按照功能方式划分为2种：无源式与有源式；按照原理可划分为Rogowski线圈原理和光学原理的电子式互感器。在IEC/60044-8标准中明确规定了电子式互感器数据采集传感的实时性与准确性，但是由于厂家工艺技术和工作原理不同，处理电子式互感器的量程、合并单元延时方式也不同。例如在测量延时差异方面，针对同一时刻记录了2个厂家的电子式电流互感器的电流相量使用录波器进行测量，换算后保护接收的2个电流互感器测量的结构延时误差为0.5ms。为防止测量出现误差直接影响到继电保护装置，员工必须严格检测电子式互感器的测量延时，将延时误差加入保护装置设定的延时补偿功能中，对互感器之间固有的延时误差进行补偿。又如在量程差异方面，一旦测量数值大于电子式互感器测量的规定范围，互感器输出量程上限或者是下限值，电量波形就会出现“平顶”。如果配合使用的不同厂家电子式互感器测量，一旦测量数值大于互感器量程后，那么对于同一个测量值输出的数据测量结果也不同，就会直接影响到相关保护装置的性能，出现电流差动保护误动作。在进行动态模拟试验时，参式电子式电流互感器量程差异大于7%，如果使用2种不同互感器用于3/2接线方式给线路保护提供电流时，一旦区外故障短路电流大于两个互感器量程，线路保护就会产生误动。因此，在实际工程使用过程中必须根据相关要求尽可能选择同一个厂家生产的电流差动保护电子式电流互感器[2]。

2.2过程层网和电子式互感器对保护动作实时性

在相同试验环境下，由于数字化变电站过程层保护动作的时间比较长，高压电网中的跳闸速度过快，制动面积小，就会破坏变电站的正常运行，给继电保护系统带来影响，因此，为了提升继电保护动作的速度，必须制定相应措施进行处理。例如在数字化变电站规划设计过程中，应不断优化过程层网络结构设计方案，提升数字化变电站通信网络的实效性，改变保护算法，对采样的频率进行调整，经过调整后电子式互感器传送的采样数据频率为原本倍数，以此缩短数据采集的时间。同时提升电子式互感器的技术，采用广域保护系统实时监控整个几点保护系统，一旦继电保护系统发生故障，可以按照当时网络拓扑结果，迅速断开开关起到保护作用，确保广域安全自动控制与继电保护动作保持一致，确保继电保护系统正常运行，达到继电保护自动化控制的目的。

2.3处理电子式互感器数据异常

数字化变电站在运行过程中，如果电子式互感器出现异常情况，样本采集就会发生误差，针对这一故障问题，可使用半段采样数据来判断数据的有效性。如果数据出现异常使电子互感器电子器件受外部因素的影响，使用继电保护装置进行处理，就可能会扩大故障范围。因此必须优化继电保护装置在各个电力元件的结构设计方案，相互协调元件之间的配合作用。同时，使用各种几点保护装置提升判断识别能力，降低保护装置出现误差的概率。除此之外，还应加强电子式互感器的入网检测力度，确保符合相关要求。然后独立设计电子式互感器的保护传感元件，将其统一传输到合并单元中，一个用来启动，另一个进行动作判别逻辑运算，一旦另一组数据出现异常变化后，即可启动备用数据。这时工作人员可根据基尔霍夫电流的定律，将同一个节点输入或者是输出电流矢量之间的和设置为零，通过过程层采样值组网实现数据共享，以此计算采集的节点电流，达到电子互感器电流采集实时监控的目标[3]。

2.4保证数字化变电站继电保护和电子式互感器同步采样

数字化变电站继电保护、电子式互感器和传统的电磁式互感器中电气测量的变电站不同，在传输工程中会出现延时误差，同时，因为使用的网络设备与电子式互感器不同，也会影响到传输数据，导致采样不同步。因此，必须确保数字化变电站继电保护和电子式互感器同步采样，降低因为传输过程中延时带来的影响，及时对数据进行识别采样，配置统一的外部时钟源，以此测量合并单元插值，然后使用继电保护装置同步采集电子式互感器，为数字化变电站正常运行提供保障。

结束语

综上所述，随着信息技术的快速发展，电力企业应不断对数字化变电站继电保护适应型进行完善，针对电子式传感器应用的实际情况，采取相同数据保护不同厂家和不同原理的电子式互感配合使用，提升过程层网和电子式互感器对保护动作实时性，有效处理电子式互感器数据异常，同时，调整电子式互感器传送的采样数据频率倍数，缩短数据采集的时间，确保广域安全自动控制与继电保护动作保持一致，实时监控电子互感器电流采集，通过过程层采样值组网实现数据共享，实现数字化变电站继电保护和电子式互感器同步采样,降低因为传输过程中延时带来的影响，及时对数据进行识别采样，提升继电保护性能，为数字化变电站运行提供可靠性与稳定性保障。

参考文献

[1]代飞,陈飞建.数字化变电站继电保护适应性探讨[J].城市建筑,2014,(33):291-291.

[2]黄芬兰,洪玮.数字化变电站继电保护适应性研究[J].山东工业技术,2015,(3):205-205.

[3]王永上.数字化变电站继电保护适应性研究[J].数字通信世界,2015,(9):205.