解析数字化变电站继电保护适应性

解析数字化变电站继电保护适应性

杨旺霞

（云南电网有限公司大理供电局）

摘要：现阶段，随着我国经济的持续增长，人民生活水平也不断提高，对于电能的需求量也不断增加。随着科技的进步，数字化变电站技术得到推广，以更新的形式不断满足人们生产和生活中的用电需求。数字化变电站继电保护技术的应用，并不是十全十美的，问题逐渐暴露出来，迫切需要完善措施。在这种背景下，本文对数字化变电站继电保护的适应性问题进行了分析，希望能够对相关工作人员有所助益。

关键词：数字化变电站；继电保护；适应性

现阶段，人们对于电网的安全运行提出了更高的要求，尤其是在数字化变电站技术的应用之后，继电保护系统更加完善，极大地提高了数字化变电站的安全性和可靠性，对于维系整个电网的稳定运行具有重要意义。继电保护技术的发展，完全得益于电子式互感器技术的发展和二次回路网络通信的完善。随着电子式互感器的应用，凭借安全性能高、测量精度高、响应范围大、动态范围广等优点，极大地提高了继电保护的工作效率和质量；而通信技术的进步，更是实现了变电站过程层的网络化，使得信息得以共享，提高了继电保护的反应速率和灵敏度。

数字化变电站继电保护系统分析

在数字化变电站时代，变电站的组成主要包括三部分，分别是站控层、间隔层和过程层。与传统变电站不同的是，传统变电站只有站控层和间隔层两部分，而正是增加了的过程层，在数字化变电站的实现过程中发挥着关键作用。

在数字化时代，数据采样是变电站的基础性工作之一，在电子式互感器的作用下，电网中的信息先通过合并单元进行汇总，并通过同步时钟传递对时信号，从而将特定的数据传输至以太网，经过以太网的传递，数据信息可以最终反馈到特定的保护装置。这与传统的电磁式互感器有所不同。在保护动作的一侧，一次设备主要包括接收测控设备、保护装置跳合闸命令，能够有效实现对断路器的动作指挥，并将跳合闸信息反馈给保护装置。

在数字化变电站的运行和维护过程中，继电保护装置以维护整个电网的安全稳定性为出发点，保证系统、系统内的元件能够在既定的时间内完成相应的功能。在实践中，使用寿命的表示方式通过非负变量体现，分布函数为：

F（t）=P{X≤t},其中，t≥0

通过应用寿命确定的分布函数F（t），不超过t时刻的均属于正常范围，其可靠度还可以用R（t）表示：

R（t）=P{X>t}=1-F（t）

通过R（t），可以得知，电路元件和电网系统在（0,t]时间段内能够有效应用。与此同时，可靠度也是用可靠性函数来表示，如果某个单元问题可以修复，而且，单元失效属于独立性事件，则t时刻的变量也变得具有随机独立性。在第i个单元的可靠度用函数Ri（t）表示，单元i失效时间服从参数λi指数分布，单元i失效率为常数λi，元件的可靠度函数则需要从失效率[1]方面来确认：

Ri（t）=e-λit，i=1,2,3,4...,n

总之，通过上述的公式分析，可以得知，当R（t）超过（0，t]的时间范围之后，电路中的元件以及电路系统就会发生故障，需要对数字化变电站继电保护进行维护。也即：数字化保护装置存在固有使用期限，应严格注意、避免超期。

数字化变电站继电保护的特征分析

设备的数字化

与传统的继电保护设备相比，在数字化背景下，变电站的继电保护设备在信号处理方面，均围绕数字电路开展工作，传统意义上的模拟信息量方式被摒弃，从而加速了对信息数据的处理，数据计算的精准度也得到提高。

设备接口的数字化

随着数字化变电站继电保护的应用，在继电保护内部，信息的传递主要依靠覆盖光纤，而端口的网络接线，也是由光纤组成。其中，电子式感应器的应用，首先将信息进行处理，并通过光纤实现快速传递，并在低压端接受合并单元的处理，输出信息，确保了数据处理的精确度[2]。随着数字化接口、内部光纤的应用，在提高信息处理质量的同时，也提高了信息的传递效率，并使得数字信息与模拟信息之间的转化工作负担得到减轻。

数字化继电保护装置的适应性分析

1、与不同电子式互感器的配合

在数字化变电站的运行中，系统的安全稳定性离不开继电保护装置的支持，数字化继电保护装置中包含的电子式互感器种类较多，在对信息数据进行处理的过程中，难免存在一定的差异。

首先，在测量延时方面，随着数字化继电保护装置的应用，使得测量精度不断提高。在应用过程中，对于信息的传递具有一定的延时性，如果存在差异，就需要继电保护装置设置相应的延时补偿，从而避免因为延时误差而导致的不良影响。

其次，在量程方面，继电保护装置在数字化变电站中的应用过程中，需要格外关注。如果在同一测量方法下出现不同的测量结果，则会造成继电保护装置的误差，从而影响系统的动作行为。

继电保护动作的实时性

在电网中，继电保护动作的用时越少，则表示继电保护的效果越好。继电保护动作用时越少，说明在电力系统中的制动面积就会小，对于保证电网的稳定运行具有重要意义，促进了电网整体稳定性的提高。如果数字化继电保护装置的反应时间过长，则说明继电保护装置的动作反应受到了采样值等因素的影响。为此，要想提高继电保护动作的实时性，从而保证电力系统的稳定运行，就必须不断强化技术层面的研究，优化过程层设计，完善数字化变电站继电保护装置的适应性，从而维系整个电网的安全、稳定运行。

电子式互感器数据异常的处理

在数字化变电站继电保护中，数据异常的现象也时有发生。常见的数据异常，主要是由于电子式互感器的故障引起的，通过对合并单元的数据判别，能够确定采样数据的品质，判断数据的有效性。但是，在外界因素的干扰下，合并单元所处理的信息仍具有有效的品质，在这种情形下，如果保护装置处理不当，就容易导致误动作。为此，电子式互感器应该具备一定的畸变数据识别能力，并保证在受到连续畸变数据干扰的情况下，在一定范围内不发生误动作。为此，在针对数据异常的问题时，对保护故障判别算法进行改进是一种有效的做法，同时，还可以采取其他措施进行处理:

首先，电子式互感器的入网检测应该加以强化，提高对其稳定性的要求；其次，将电子式互感器中用于测量的传感元件、采集系统、传感元件保护系统等相互独立开来，合并单元的数据同时包含测量数据和保护数据，通过对两组数据的对比，实现对接收数据的监测[3]。第三，在电子式互感器的构件中，保护功能需要用传感元件来体现，并由2路相互独立的数据采集系统执行，数据采集系统与合并单元相连接，将两组数据分别用于启动和动作判别运算，控制误动作的发生。

采样同步问题

在数字化变电站中，网络设备与电子式互感器的结合与传统设备结合方式存在明显差异，在数字化继电保护下，数据传输延时、数据时序差异等问题都同时存在，数据采样具有明显的不同步性。为此，必须设置相同的外部时间源，保证时间具有同一性，从而保证计算方面的时间一致性、避免由于采样数据不同步发生保护误判和装置误动。在计算合并单元差值时，需要事先协调算法处理，解决时间不同步的问题。

结语：

现阶段，随着技术的进步，电力系统日趋现代化、合理化、科学化，电网稳定运行对于生产和生活意义重大。在数字化变电站继电保护中，继电保护的适应性与电网稳定运行息息相关，需要不断改进和完善，推动电力系统的可持续发展。

参考文献：

[1]李越.数字化变电站继电保护适应性问题探讨[J].军民两用技术与产品,2015,(2):135-135.

[2]涂长华.数字化变电站继电保护适应性探讨[J].大科技,2014,(31):90-91.

[3]陈骁寅.数字化变电站继电保护适应性探讨[J].通讯世界,2015,(19):169-169.