淺談數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)

曹景然 呂英俊

摘 要 近年來(lái)，雖然我國(guó)科學(xué)技術(shù)有了快速的發(fā)展，數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)依然有著許多問(wèn)題亟待企業(yè)管理人員去探索解決。本文通過(guò)對(duì)數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)的分析，探究了繼電保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)和對(duì)相關(guān)技術(shù)，并研究了繼電保護(hù)系統(tǒng)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用，并就技術(shù)改進(jìn)問(wèn)題提出了個(gè)人的幾點(diǎn)建議。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化變電站 繼電保護(hù) 技術(shù)分析

于電力系統(tǒng)而言，變電站是一個(gè)接受分配電能、控制電力流向、變換電壓、調(diào)整電壓的電力設(shè)備，它通過(guò)對(duì)變壓器性能的充分利用將與各級(jí)電壓電網(wǎng)相連接，這也被稱(chēng)為輸電與配電集結(jié)點(diǎn)。但是就目前而言，數(shù)字化變電站仍處在發(fā)展、創(chuàng)新、完善的建設(shè)過(guò)程中，這一技術(shù)還沒(méi)有完整規(guī)范的實(shí)施，而且數(shù)字化變電系統(tǒng)與傳統(tǒng)意義上的數(shù)字化變電保護(hù)裝置也有著根本的差別，所以對(duì)數(shù)字化變電繼電保護(hù)系統(tǒng)的分析研究就具有十分重要的意義。

1 對(duì)數(shù)字化變電站的理解

根據(jù)數(shù)字化變電站的基本作用來(lái)講，它主要是數(shù)字化變電站信息的收集、處理、模擬與數(shù)字間信息的轉(zhuǎn)化的作用，此外還可以形成和變電系統(tǒng)相應(yīng)的信息網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字化變電站的信息主要分為分層分布化、信息應(yīng)用集成化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊化、數(shù)據(jù)采集數(shù)字化、系統(tǒng)建模標(biāo)準(zhǔn)化。另一方面，相對(duì)傳統(tǒng)變電站來(lái)說(shuō)，數(shù)字化更具有自動(dòng)化管理的性能；二次接線變得更加簡(jiǎn)單、測(cè)量精度變得更高，不用對(duì)信息重復(fù)輸入，同時(shí)因?yàn)閭鹘y(tǒng)變電繼電保護(hù)變成了數(shù)字化變電站繼電保護(hù)，所以其電磁性能相較以前變得更加強(qiáng)大。

2 數(shù)字化繼電保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 數(shù)字化保護(hù)裝置與傳統(tǒng)保護(hù)裝置的區(qū)別

數(shù)字化保護(hù)裝置與傳統(tǒng)保護(hù)裝置在硬件上的區(qū)別在于，數(shù)字化保護(hù)裝置的微處理器的構(gòu)成是數(shù)字電路，它的核心單元有著不一樣的接口，而傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置的主要單元?jiǎng)t是通信接口、模擬量輸入接口、開(kāi)管量輸出與輸入回路、數(shù)據(jù)處理單元。

數(shù)字化繼電保護(hù)裝置對(duì)數(shù)據(jù)的收集主要是利用電子式互感器，這和傳統(tǒng)繼電保護(hù)有著很大的區(qū)別。數(shù)字化繼電保護(hù)的主要構(gòu)成為：通信接口、出口單元、光接收單元、中央處理單元、開(kāi)入單元等。

2.2 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)接口的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)前，在數(shù)字化變電站繼電保護(hù)中，主要是利用電子互感器對(duì)信息進(jìn)行收集處理，之后，收集的信息將被通過(guò)內(nèi)部光纖傳送至低壓端，再經(jīng)合并單元轉(zhuǎn)化，最終將正確的格式輸出。數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置相比傳統(tǒng)意義上的保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)具有更高的可靠性。

3 數(shù)字化繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用分析

智能電網(wǎng)的建設(shè)，要求數(shù)字化變電站具備人性化、信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化等特性。但是目前系統(tǒng)內(nèi)正在應(yīng)用的數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)中卻缺乏一個(gè)完善的檢測(cè)檢查方法，相比數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)來(lái)說(shuō)，其發(fā)展還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的。在數(shù)字化變電站動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)的應(yīng)用中，一方面可以對(duì)故障發(fā)生、變電站運(yùn)行、操作演練等有一個(gè)仿真模擬，這可以對(duì)智能儀表、自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)、故障錄波設(shè)備、繼電保護(hù)設(shè)備等進(jìn)行模擬信號(hào)的發(fā)送，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器、線路、母線等的保護(hù)的監(jiān)測(cè)和監(jiān)控。另一方面，動(dòng)態(tài)仿真還可以在數(shù)字化變電站應(yīng)用中對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備性能進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)。

4 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)所處的新環(huán)境

當(dāng)今時(shí)代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微機(jī)化在變電站繼電保護(hù)裝置中越來(lái)越明顯，而且計(jì)算方法科學(xué)、存儲(chǔ)能力強(qiáng)、運(yùn)算能力快等優(yōu)點(diǎn)在處理器中也日趨顯現(xiàn)。同時(shí)，數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置還可以對(duì)大規(guī)模電路中的數(shù)字進(jìn)行過(guò)濾、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、對(duì)模數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，也避免了設(shè)備的運(yùn)行受到干擾，進(jìn)而可以整體上提高裝置的運(yùn)行效率及運(yùn)行速度。并且數(shù)據(jù)的收集處理較之前相比也有了明顯的改善。但是由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)也日新月異，所以這一繼電保護(hù)系統(tǒng)也面臨著許多挑戰(zhàn)。

4.1 繼電保護(hù)系統(tǒng)性能的提高

數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)的提高首先需要設(shè)備一方面可以增強(qiáng)存儲(chǔ)能力進(jìn)而對(duì)故障實(shí)施保護(hù)，并且可以快速的測(cè)量監(jiān)視電力狀態(tài)的運(yùn)行參數(shù)。另一方面還要優(yōu)化系統(tǒng)自身的控制技術(shù)，比如對(duì)狀態(tài)預(yù)測(cè)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、模糊控制等控制的完善性。

4.2 提高繼電保護(hù)的可靠性

如今的數(shù)字化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性不僅需要使元件不受影響，盡量降低溫度、使用年限的影響，還要滿足系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)試。并且可以在數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)的自檢和巡檢方面，利用軟件對(duì)元件、軟件本身、部件的各種運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)。

5 優(yōu)化數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)

5.1 對(duì)于分布式母線的保護(hù)

系統(tǒng)電網(wǎng)中母線占據(jù)著十分重要的地位。然而傳統(tǒng)對(duì)于母線的保護(hù)裝置就存在著抗干擾性弱，二次接線繁雜、擴(kuò)展性差等的問(wèn)題。但是數(shù)字化對(duì)于分布式母線的保護(hù)則可以對(duì)這些問(wèn)題起到很好的分散保護(hù)作用。并且傳統(tǒng)的母線保護(hù)也無(wú)法滿足對(duì)通訊數(shù)據(jù)日益變大的需求，而數(shù)字化則可以很好的解決這一難題。

5.2 對(duì)于變壓器的保護(hù)

在繼電保護(hù)裝置中，對(duì)于變壓器的保護(hù)主要是避免電路短路產(chǎn)生的差動(dòng)，正確及時(shí)辨別勵(lì)磁涌流和故障電流，對(duì)于這一問(wèn)題，傳統(tǒng)的保護(hù)極易出現(xiàn)轉(zhuǎn)化不明確和誤判情況。而數(shù)字化繼電保護(hù)因其自身所具有的對(duì)電流的高保真轉(zhuǎn)變、高頻分量的優(yōu)點(diǎn)可以在短時(shí)間內(nèi)高準(zhǔn)確率的對(duì)故障電流等進(jìn)行分辨，并且根據(jù)檢測(cè)的故障對(duì)變壓器實(shí)施切實(shí)有效的保護(hù)。在傳統(tǒng)的繼電保護(hù)中，變壓器保護(hù)用互感器往往因不同廠家規(guī)格的也不相同，所以就在很大程度上影響了電流的平衡，但是電子互感器的引入就很好的提高了靈敏度，降低了誤差。

6 結(jié)語(yǔ)

就目前而言，在我國(guó)統(tǒng)一化、自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化智能系統(tǒng)的建立，要在以后的幾年里通過(guò)規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)、分階段建設(shè)目標(biāo)等步驟來(lái)逐漸實(shí)現(xiàn)。并且數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)的全面建設(shè)也是智能電網(wǎng)建設(shè)的根本前提。與此同時(shí)，隨著數(shù)字化變電站的不斷發(fā)展，對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)的要求也越來(lái)越高。

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作者簡(jiǎn)介

曹景然，370923199603250323，山東科技大學(xué)濟(jì)南校區(qū)，電氣信息系，研究方向?yàn)殡姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化。

作者單位

山東科技大學(xué) 山東省濟(jì)南市 250031