關(guān)于數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)要點(diǎn)的探討

楊利劍++付強(qiáng)++王濤++裴利萍

[摘 要]在IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施下，數(shù)字化變電站技術(shù)也在不斷發(fā)展，數(shù)字化保護(hù)從硬件結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)方式等方面，都給傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)可以有效解決工作人員因?yàn)榘踩庾R(shí) 較低、沒有嚴(yán)格遵守操作規(guī)定等人為因素產(chǎn)生的繼電保護(hù)故障。本文從硬件與信號(hào)傳輸方式兩個(gè)方面，闡述了數(shù)字化保護(hù)與傳統(tǒng)保護(hù)的區(qū)別，論述了我國(guó)目前數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)研究的現(xiàn)狀，提出了通用性、實(shí)時(shí)性、同步性、規(guī)模性四個(gè)繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)的要點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字化變電站；繼電保護(hù)；測(cè)試

中圖分類號(hào)：TV523 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）20-0075-01

自改革開放以后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了跳躍式發(fā)展，社會(huì)各項(xiàng)事業(yè)進(jìn)展順利，對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)展也有了新的要求。如果在電氣操作中發(fā)生故障，就會(huì)切斷電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至引發(fā)重大的安全事故[1]。而電力系統(tǒng)中出現(xiàn)問題比較頻繁的就是變電站繼電保護(hù)方面，因此數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)，成為電網(wǎng)工作中的重要內(nèi)容。隨著技術(shù)的發(fā)展，既可以保證機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又能在短路等現(xiàn)象發(fā)生時(shí)及時(shí)報(bào)警的數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)產(chǎn)生。由于其對(duì)電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行有著重要意義，因此，現(xiàn)階段數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)當(dāng)中，其發(fā)揮的作用也愈加重要。

1 數(shù)字化保護(hù)與傳統(tǒng)保護(hù)的區(qū)別

1.1 硬件區(qū)別

傳統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)是由以下幾個(gè)部分構(gòu)成的，即模擬量輸入接口單元、開關(guān)量輸出輸入接口、數(shù)據(jù)處理單元、人機(jī)接口、通信接口等[1]。

數(shù)字化保護(hù)與傳統(tǒng)的保護(hù)有所區(qū)別的是，它的數(shù)據(jù)來源是ECT/EVT的數(shù)字信號(hào)。包括光接口單元、中央處理單元、開入單元、開出單元、人機(jī)接口以及通信接口。

1.2 信號(hào)傳輸方式不同

傳統(tǒng)保護(hù)依靠電纜將采集到的模擬信號(hào)傳輸?shù)奖Ｗo(hù)裝置，裝置轉(zhuǎn)換模數(shù)后處理數(shù)據(jù)，信號(hào)傳輸依賴于電纜。而數(shù)字化保護(hù)跳閘信號(hào)的傳輸依靠光纖以太網(wǎng)，代替了傳統(tǒng)的電纜硬接線方式。

數(shù)字化保護(hù)設(shè)備信息的傳遞已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，不再使用原來電纜接線的測(cè)試方法。所以，開發(fā)新的測(cè)試系統(tǒng)很有必要，以此進(jìn)行數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置閉環(huán)性能的測(cè)試。這樣可以真實(shí)的反映電力系統(tǒng)運(yùn)行情況，進(jìn)而分析網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、裝置接口工作等因素。

2 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)研究現(xiàn)狀

數(shù)字化變電站正常使用和技術(shù)發(fā)展的前提基礎(chǔ)就是數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試。就目前的現(xiàn)狀而言，我國(guó)電力系統(tǒng)依然只注重于研究開發(fā)技術(shù)，但是對(duì)已經(jīng)開發(fā)出來的技術(shù)卻沒有進(jìn)行測(cè)試。這種“顧頭不顧尾”的現(xiàn)象對(duì)于電力系統(tǒng)的發(fā)展極為不利。相關(guān)技術(shù)只有通過測(cè)試應(yīng)用才能發(fā)現(xiàn)其本身存在的問題，進(jìn)而針對(duì)性的進(jìn)行完善，因此就目前來講電力系統(tǒng)還有許多問題亟待解決。

如今數(shù)字化變電站都是以通信標(biāo)準(zhǔn)IEC-61580為前提的，這表明繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。測(cè)試系統(tǒng)只有在發(fā)展中達(dá)到IEC-61580的標(biāo)準(zhǔn)，借助計(jì)算機(jī)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，完成繼電保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)通信，才能實(shí)時(shí)共享測(cè)試采集數(shù)據(jù)，進(jìn)而增強(qiáng)測(cè)試功能。同時(shí)要注意，增大維護(hù)、升級(jí)系統(tǒng)的力度，以高效的方案進(jìn)行處理。搭建通用化硬件平臺(tái)，利用軟件擴(kuò)展測(cè)試功能，最后對(duì)二者進(jìn)行結(jié)合，切實(shí)發(fā)展數(shù)字化變電站。

現(xiàn)階段如何完善數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)，是數(shù)字化變電站主要的發(fā)展方向，此外，還要加強(qiáng)閉環(huán)測(cè)試的研究。這是由于數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)無法達(dá)到數(shù)字化保護(hù)裝置的測(cè)試要求。由數(shù)字化變電站的特征可以分析出測(cè)試和保護(hù)等達(dá)到IEC-61580標(biāo)準(zhǔn)的變電站可以和變電站局域網(wǎng)形成無縫連接，這樣數(shù)字化變電站的發(fā)展就更加高效。

數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)故障設(shè)置的基礎(chǔ)上應(yīng)該能夠模擬ETC和EVT故障數(shù)據(jù)，借用網(wǎng)絡(luò)協(xié)助發(fā)出故障，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理然后到達(dá)保護(hù)裝置，進(jìn)而做出迅速的反應(yīng)，等測(cè)試裝置收到指令再進(jìn)行后面的操作。

無論是技術(shù)研究還是測(cè)試方法，數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置都要以IEC-61580通信標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，不要忽視數(shù)字化繼電保護(hù)裝置與傳統(tǒng)繼電保護(hù)之間的區(qū)別。以IEC-61580通信標(biāo)準(zhǔn)為前提，研究新的測(cè)試方法，使之符合數(shù)字化繼電保護(hù)裝置的測(cè)試方式，便捷高效的進(jìn)行測(cè)試，推動(dòng)我國(guó)電力系統(tǒng)的深入發(fā)展。

3 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)要點(diǎn)

3.1 通用性

通用性是數(shù)字化變電站保護(hù)技術(shù)裝置的基本要求，只有具備通用性，才能在我國(guó)電力系統(tǒng)當(dāng)中大規(guī)模且深入的應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)，進(jìn)而使電力系統(tǒng)得到健康平穩(wěn)的發(fā)展。因此，行之有效的通信標(biāo)準(zhǔn)是支持運(yùn)行繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)的基礎(chǔ)和前提。經(jīng)過研究可以發(fā)現(xiàn)，通信標(biāo)準(zhǔn)IEC1580-9-2利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)施傳輸，可以共享采樣值數(shù)據(jù)資源[2]，對(duì)于數(shù)字化變電站來講，這也是其未來發(fā)展的重要趨勢(shì)。所以，數(shù)字化保護(hù)技術(shù)裝置必須達(dá)到相關(guān)測(cè)試的基本要求，可以采用多種方式進(jìn)行報(bào)文的輸出，對(duì)于多種型號(hào)設(shè)備可以完全滿足其實(shí)際應(yīng)用要求。

3.2 實(shí)時(shí)性

數(shù)字化保護(hù)測(cè)試技術(shù)通常來講都是以采樣數(shù)據(jù)打包、GOOSE報(bào)文發(fā)送以及解析等流程構(gòu)成，每一個(gè)通信接口之間的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間都可以直接體現(xiàn)出數(shù)字化保護(hù)技術(shù)裝置的性能，如果其動(dòng)作持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，則表明其系統(tǒng)性能越差[3]。因此，我們只有提高通信接口之間動(dòng)作的時(shí)間，保證其保持一種較高的速度，才能增強(qiáng)整個(gè)數(shù)字化測(cè)試技術(shù)裝置的實(shí)時(shí)性，使測(cè)試技術(shù)裝置采集數(shù)據(jù)的及時(shí)性和有效性得到保障。

3.3 同步性

繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)系統(tǒng)在數(shù)字保護(hù)設(shè)備以及數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置之間傳輸信號(hào)的過程中，必須保證其同步性。電流信號(hào)的采樣點(diǎn)要與測(cè)試采集電壓的采樣點(diǎn)保持一致，這是判斷繼電保護(hù)技術(shù)裝置性能的重要依據(jù)。在此過程中，必須保障采集到相關(guān)數(shù)字的精確性。相位和幅值之間的誤差會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)技術(shù)裝置性能的下降，甚至可能造成系統(tǒng)判斷失誤，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。因此，切實(shí)保證所采集到的數(shù)字信號(hào)具有同步性，才能保障電力系統(tǒng)的可靠性，維護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.4 規(guī)模性

電力系統(tǒng)需要同時(shí)具備多個(gè)數(shù)字保護(hù)裝置，在數(shù)字變電站測(cè)試自身性能的時(shí)候，可以保障數(shù)據(jù)暢通的輸入和輸出，在測(cè)試系統(tǒng)性能的時(shí)候有真實(shí)有效的數(shù)據(jù)支撐[4]。就目前的發(fā)展形勢(shì)而言，我國(guó)電力系統(tǒng)不斷地發(fā)展完善，仿真裝置已經(jīng)完成了6組電壓、電流以及12路開關(guān)量的仿真規(guī)模。通過建構(gòu)更加方便有效的數(shù)字化變電站測(cè)試技術(shù)系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)字化繼電保護(hù)技術(shù)裝置的整體性能，為我國(guó)電力系統(tǒng)未來的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)也日趨成熟，電力系統(tǒng)自動(dòng)化、數(shù)字化程度加深，發(fā)展速度不斷提升，因此繼電保護(hù)技術(shù)也面臨許多的問題和挑戰(zhàn)?，F(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展數(shù)字化、信息化的趨勢(shì)明顯，繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)應(yīng)該以電力系統(tǒng)為中心，增加轉(zhuǎn)化口，在數(shù)字化設(shè)備之間進(jìn)行信息交換，以此來完成測(cè)試數(shù)字化變電站設(shè)備閉環(huán)性能的工作，并且測(cè)試?yán)^電保護(hù)測(cè)試技術(shù)有沒有達(dá)到電力系統(tǒng)安全的要求，進(jìn)而針對(duì)性的進(jìn)行調(diào)整。如此一來，數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)才能符合社會(huì)發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 李先妹，黃家棟，唐寶鋒等.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)的分析研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，40（3）：105-108.

[2] 解曉東，湯磊.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)應(yīng)用問題研究[J].中國(guó)電力教育，2010，（21）：263-266.

[3] 史煒.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)要點(diǎn)分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，（11）：3907-3907.

[4] 張翔.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)要點(diǎn)[J].廣東科技，2014，（22）：89-89，108.