淺談數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性

摘要：數(shù)字化變電站是指由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能斷路器等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建的、能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)電氣設(shè)備信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站.數(shù)字化變電站建立的基礎(chǔ)為IEC61850通信規(guī)范，其對變電站的二次的影響最為深遠(yuǎn).作為二次系統(tǒng)的重要組成部分，繼電保護(hù)因?yàn)橹苯雨P(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行而被廣泛關(guān)注，作為繼電保護(hù)四個(gè)基本要求中最重要的方面，可靠性的保證與提高一直是繼電保護(hù)人員最為關(guān)心的。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站;繼電保護(hù);適應(yīng)性分析

引言

隨著數(shù)字化變電站的應(yīng)用，其繼電保護(hù)適應(yīng)性越來越得到重視，這也是整個(gè)系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。本文通過我局的110kV小董變電站數(shù)字化技改工程來介紹了數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)適應(yīng)性分析，以及其保護(hù)動(dòng)態(tài)模擬測試方案。針對這些問題進(jìn)行分析，并提出相關(guān)的解決方案，確保其正常使用。

1數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)

1.1保護(hù)裝置可靠性

在變電站系統(tǒng)中，其繼電保護(hù)裝置是極為重要的一部分。由于繼電保護(hù)可靠性要求較高，對于繼電保護(hù)的元件可靠性要求也在改變，其可靠性將會(huì)影響整個(gè)變電站繼電保護(hù)的適應(yīng)性。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，得到其元件可靠性見表1。

從表中可看出，整個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)部分的可靠性情況令人滿意，其中互感器及傳輸介質(zhì)可靠性高達(dá)99.99%，可以相信，由于系統(tǒng)中元件可靠性接近完美，系統(tǒng)將又投入使用的可能。

1.2數(shù)字化保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置的數(shù)字電路一般是以微處理器為中心，對于信息都是采用的模擬信號，在系統(tǒng)中還需模擬量輸入變換模塊，其在轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，將對保護(hù)裝置可靠性造成影響。

而與之不同的是，由于數(shù)字化變電站的信息采用的數(shù)字信號，所以將傳統(tǒng)系統(tǒng)中的模擬量輸入變換模塊換為了光收發(fā)模塊。而光收發(fā)模塊將采集的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，其相對于傳統(tǒng)的模擬信號有著天然的優(yōu)勢，主要是在數(shù)據(jù)傳輸和處理中有著極大的優(yōu)勢。由于新系統(tǒng)的優(yōu)勢，微處理器對數(shù)據(jù)的處理更加直接及高效，這樣就減少了信息在轉(zhuǎn)化及處理過程中的誤差，提高系統(tǒng)可靠性。

2繼電保護(hù)對電子式互感器和通信網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性分析

2.1繼電保護(hù)對電子式互感器適應(yīng)性

我局?jǐn)?shù)字化改造使用的為有源型電子式電流互感器，通過工程實(shí)際發(fā)現(xiàn)差異主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先是測量延時(shí)差異，由于不同類型的電流互感器的測量標(biāo)準(zhǔn)不同，在實(shí)際使用過程中也會(huì)造成測量數(shù)據(jù)的時(shí)間誤差，這就是測量延時(shí)差異。為了解決延時(shí)差異問題，保證不同設(shè)備能夠配合使用，就需要在工作前對不同設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格測量，在實(shí)際工作中將延時(shí)補(bǔ)償考慮到數(shù)據(jù)處理過程中，可對該問題進(jìn)行解決。

其次是量程差異，由于不同互感器的量程不同，就會(huì)在工作中出現(xiàn)某設(shè)備處于安全量程中而其他設(shè)備的測量數(shù)據(jù)超過量程的情況。由于測量數(shù)據(jù)超過量程時(shí)，測量的數(shù)據(jù)極不準(zhǔn)確，為避免這種情況就需要對設(shè)備的型號進(jìn)行統(tǒng)一，盡量選擇同一型號的設(shè)備能夠最大可能的避免該問題。

2.2繼電保護(hù)對過程層網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性

通過我局工程的推進(jìn)發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)變電站影響因素差異較大。其影響因素除上面已談到的互感器的適應(yīng)性以外，還有過程網(wǎng)絡(luò)影響因素。由于這些影響因素，繼電保護(hù)動(dòng)作就會(huì)不及時(shí)，為解決這個(gè)問題，就必須對造成延時(shí)的因素進(jìn)行改善。

2.2.1網(wǎng)絡(luò)延時(shí)

針對網(wǎng)絡(luò)延時(shí)問題，需要針對過程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改善，提高網(wǎng)絡(luò)內(nèi)對設(shè)施的利用率，提高信息傳遞效率;其次進(jìn)行設(shè)備升級，提高信息傳遞速率。針對過程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化改善，努力減少網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的現(xiàn)象。

2.2.2保護(hù)裝置采樣延時(shí)

由于測量裝置對于采樣數(shù)據(jù)有延時(shí)現(xiàn)象，針對該問題更多地是進(jìn)行軟件優(yōu)化。對測量裝置采樣算法進(jìn)行改進(jìn)，同步采樣頻率與發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率，減少頻率不一致造成的數(shù)據(jù)采樣延時(shí)問題。

2.3數(shù)字化變電站繼電保護(hù)及電子式互感器采樣同步問題

傳統(tǒng)變電站利用電磁式互感器進(jìn)行電氣量測量，保護(hù)裝置通過裝置內(nèi)的A/D對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理，數(shù)據(jù)延時(shí)很小，可以忽略。數(shù)字化變電站電子式互感器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的應(yīng)用，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采樣傳輸延時(shí)增大。同時(shí)，各廠家電子式互感器、合并單元及網(wǎng)絡(luò)接口等環(huán)節(jié)處理技術(shù)的差異，導(dǎo)致傳送數(shù)據(jù)的時(shí)序特性的差異，采樣延時(shí)不同。對于過程層組網(wǎng)方式，以太網(wǎng)傳輸延時(shí)的不確定性也是影響時(shí)序特性的重要因素。為消除數(shù)據(jù)不同步問題，可以考慮以下解決方案：

2.3.1站內(nèi)統(tǒng)一鐘法

由于延時(shí)問題較多發(fā)生的原因是各個(gè)設(shè)備對計(jì)時(shí)的不統(tǒng)一造成的延時(shí)，針對該問題，最有效的解決方案就是統(tǒng)一計(jì)時(shí)方法，這樣就能解決不同型號設(shè)備的協(xié)同工作，以及系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的統(tǒng)一工作。

2.3.2樹立同步標(biāo)準(zhǔn)

針對系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)延時(shí)，可以將保護(hù)裝置作為同步標(biāo)準(zhǔn)，電子互感器等其他設(shè)備已保護(hù)裝置為同步標(biāo)準(zhǔn)，利用軟件改進(jìn)進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一，解決數(shù)據(jù)同步問題。

3數(shù)字化變電站繼電保護(hù)動(dòng)態(tài)模擬測試方案

隨著數(shù)字化變電站內(nèi)設(shè)備可靠性達(dá)到要求，對于繼電保護(hù)適應(yīng)性問題就更多的取決于系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的同步工作。在上面已經(jīng)討論了影響系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)同步問題的因素，為更大的發(fā)揮各個(gè)設(shè)備的協(xié)調(diào)性，就需對繼電保護(hù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬測試，保證模擬測試的針對性，以發(fā)揮模擬測試的作用。數(shù)字化保護(hù)動(dòng)態(tài)模擬測試應(yīng)既可用于測試評估數(shù)字化保護(hù)在特定電網(wǎng)環(huán)境中的應(yīng)用性能，也可用于考核數(shù)字化保護(hù)在數(shù)字化變電站系統(tǒng)中的整體功能及性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)及應(yīng)用要求，數(shù)字化保護(hù)測試方法至少應(yīng)涵蓋如下內(nèi)容：

①根據(jù)具體要求模擬特定電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)字化變電站系統(tǒng);

②模擬典型數(shù)字化變電站系統(tǒng)及典型組網(wǎng)方式;

③模擬各種電氣故障，測試數(shù)字化保護(hù)在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的性能;

④模擬測試電子式互感器及通信網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的異常情況，測試數(shù)字化保護(hù)的運(yùn)行性能。

數(shù)字化保護(hù)測試的主要指標(biāo)同樣由保護(hù)動(dòng)作的可靠性、選擇性、靈敏性及快速性反應(yīng)，而變電站內(nèi)多間隔多類型的電子式互感器的同時(shí)應(yīng)用，也對保護(hù)的適應(yīng)性提出了新的要求。同時(shí)，數(shù)字化保護(hù)為適應(yīng)電子式互感器及過程層網(wǎng)絡(luò)的各種極端情況，保證保護(hù)裝置的可靠性，較之傳統(tǒng)保護(hù)增加了諸多閉鎖機(jī)制，因此，數(shù)字化保護(hù)測試要有針對性地測試相應(yīng)閉鎖機(jī)制的合理性，實(shí)現(xiàn)在能夠保證保護(hù)裝置可靠工作的前提下，盡量延長保護(hù)的有效性工作時(shí)間。

結(jié)語

隨著信息化技術(shù)的不斷革新，數(shù)字化變電站的投入使用有了可能。由于系統(tǒng)內(nèi)采用了數(shù)字化傳輸及處理技術(shù)，相比于傳統(tǒng)變電站其可靠性大大提高。在了解數(shù)字化變電站繼電保護(hù)機(jī)構(gòu)發(fā)生的革新后，才能根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適應(yīng)性分析以及動(dòng)態(tài)測試分析，只有這樣其適應(yīng)性分析才有可供參考的價(jià)值。當(dāng)前，由于在技術(shù)上的突破，其繼電保護(hù)適應(yīng)性得到改善，在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)揮出一定的效益，這就給數(shù)字化變電站的實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。但是在技術(shù)改善的同時(shí)，當(dāng)前還存在著一些問題，相信隨著技術(shù)的不斷革新，問題能夠得到解決，數(shù)字化變電站能夠發(fā)揮更大的作用，在不久的未來，將發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

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