數(shù)字化變電站繼電保護(hù)優(yōu)化配置分析

摘 要：數(shù)字化變電站作為現(xiàn)代化變電站，主要由電子式互感器、智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備等分層構(gòu)建而成，而且變電站內(nèi)智能化電氣設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)了信息共享，變電站運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定和可靠。在數(shù)字化變電站中，繼電保護(hù)裝置發(fā)揮著非常重要的作用，這也對數(shù)字化變電站建設(shè)過程中繼電保護(hù)裝置優(yōu)化配置提出了更高的要求。運(yùn)行中的數(shù)字化變電站，繼電保護(hù)裝置一旦出現(xiàn)異常情況，則會對變電站的運(yùn)行帶來較大的影響，因此需要針對數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來對其進(jìn)行優(yōu)化配置，從而有效的保證數(shù)字化變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；繼電保護(hù)裝置；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，優(yōu)化配置

前言

數(shù)字化變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，不僅實(shí)現(xiàn)了變電站自動(dòng)化運(yùn)行和重審，而且有效的滿足了人們?nèi)找嬖鲩L的電力需求。在數(shù)字化變電站運(yùn)行過程中，利用網(wǎng)絡(luò)化和智能化設(shè)備能夠?qū)⑺鸭降男畔⑥D(zhuǎn)換了數(shù)字化信息，具有較好的抗干擾性和擴(kuò)展性能。因此為了保證數(shù)字化變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要做好繼電保護(hù)裝置優(yōu)化配置工作，為數(shù)字化變電站正常的運(yùn)行提供重要保護(hù)。

1 數(shù)字化變電站技術(shù)和繼電保護(hù)的概述

相較于傳統(tǒng)變電站，數(shù)字化變電站對二次系統(tǒng)中信息的應(yīng)用模式進(jìn)行了改變，而且將數(shù)字化技術(shù)引入到信息采集、處理和傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)中，有效的實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)采集的數(shù)字化及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的小型化，這對數(shù)字化變電站自動(dòng)化水平及工作效率的提升起到了積極的促進(jìn)作用，有利于變電站運(yùn)行穩(wěn)定性的提高。

將繼電保護(hù)技術(shù)在變電站中進(jìn)行應(yīng)用，能夠針對變電設(shè)備或是線路運(yùn)行異常情況及時(shí)報(bào)警，并通過斷路器跳閘來切除故障，避免故障的擴(kuò)大，有效的降低故障所對電力設(shè)備所帶來的損害。通常情況下，繼電保護(hù)裝置包括母聯(lián)保護(hù)、線路保護(hù)和主變保護(hù)三種形式，但無論哪種形式的繼電保護(hù)裝置都具有較高的靈敏度，能夠有效的保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)配置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 傳統(tǒng)保護(hù)裝置和數(shù)字化保護(hù)裝置硬件構(gòu)成的區(qū)別

傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)裝置以微處理器作為裝置的重要核心，數(shù)字電路也十分復(fù)雜，在數(shù)字核心周圍分布著外圍接口。在數(shù)字化繼電保護(hù)裝置中，利用電子互感器來對數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，由執(zhí)行元件、中央處理器單元及接口等部分共同構(gòu)建了數(shù)字化保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)，這其中光接收單元和開入單元共同組成了執(zhí)行元件，主CPU、雙端口RAM和從CPU組成了中央處理單元，而出口單元、通信接口及人機(jī)接口共同組成了接口部分。

2.2 數(shù)字化繼電保護(hù)裝置的接口實(shí)現(xiàn)

當(dāng)前數(shù)字化變電站中應(yīng)用的繼電保護(hù)裝置，在傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，還進(jìn)一步強(qiáng)化了數(shù)字化功能。在數(shù)字化變電站運(yùn)行過程中，一次設(shè)備主要以電子互感器為主，電子互感器將搜集到數(shù)據(jù)利用光纖以光數(shù)字信號的形式向低壓端進(jìn)行傳輸，由MU對其進(jìn)行有效處理后，形成能夠滿足格式要求的數(shù)字量進(jìn)行輸出。利用MU對數(shù)字量采樣值進(jìn)行傳輸過程中，能夠在到達(dá)甕中捉鱉前將高次諧波濾掉。這也使數(shù)字化繼電保護(hù)裝置中利用小巧的光收發(fā)模塊取代了傳統(tǒng)保護(hù)裝置中相關(guān)插件，實(shí)現(xiàn)了光電傳輸，傳統(tǒng)更具有精確性。而且根據(jù)現(xiàn)場狀況及系統(tǒng)復(fù)雜程度來選擇保護(hù)接口的連接方式，如點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信模式或是網(wǎng)絡(luò)通信模式。

3 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置優(yōu)化配置的方案

3.1 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置的優(yōu)化配置方案

近年來科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展有效的帶動(dòng)了數(shù)字化變電站技術(shù)的進(jìn)步，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備也在變電站中廣泛應(yīng)用，這使變電站內(nèi)電氣設(shè)備之間不僅實(shí)現(xiàn)了相互操作，而且設(shè)備之間信息實(shí)現(xiàn)了共享，這為繼電保護(hù)裝置優(yōu)化配置方案的制定奠定了良好的基礎(chǔ)。在數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置優(yōu)化配置工作中，需要遵循雙重化系統(tǒng)配置原則，這樣每一套系統(tǒng)都包括主變、出線、測控和母線等，都能夠獨(dú)立完成繼電保護(hù)和測控功能，任何一套系統(tǒng)都能夠單獨(dú)投入和退出，也可以互為備用。這樣繼電保護(hù)裝置配置方案的實(shí)施，能夠?qū)崿F(xiàn)對多個(gè)元件的有效保護(hù)，而且設(shè)備投入數(shù)量較少，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對簡單，有利于更好的發(fā)揮智能化在資源共享方面的優(yōu)勢，能夠更全面、準(zhǔn)確的進(jìn)行分析，確保了分析結(jié)果的精準(zhǔn)性。

3.2 數(shù)字化變電站集成保護(hù)裝置的工作原理

每個(gè)主變壓器都有獨(dú)立的合并單元，通過兩路相互獨(dú)立的光纖與保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)裝置相連接。10kV出線與電容互感器的數(shù)字接口經(jīng)過合并單元，并通過交換機(jī)以后與電網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)裝置相連接。通常5回的10kV出線與電容器合并單元就可以共用一臺交換機(jī)。中等規(guī)模的變電站，其電網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)裝置設(shè)置10個(gè)光纖的接口就可以滿足繼電保護(hù)的要求。

3.3 數(shù)字化變電站集成保護(hù)配置方案的特征

一是信息集成方面。主要是指不同間隔之間信息集成，通過相鄰元件之間冗余的廣域信息來提高系統(tǒng)的保護(hù)功能，確保系統(tǒng)的平穩(wěn)安全運(yùn)行。

二是功能集成方面?？梢詫?shí)現(xiàn)對保護(hù)對象的測量與控制功能，并對功能進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)，而且簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，減少了變電站建設(shè)的投資成本，降低了系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的難度。

三是數(shù)據(jù)傳輸方面。簡化了變電站內(nèi)二次接線，利于數(shù)據(jù)傳輸和資源的共享。

4 數(shù)字化變電站對繼電保護(hù)技術(shù)的促進(jìn)作用

4.1 實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能的網(wǎng)絡(luò)化

由于電壓互感器和電子式電流的應(yīng)用，這也使MU設(shè)備具有不可或缺性，通過應(yīng)用MU有效的實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化與交互式傳輸?；诶^電保護(hù)裝置數(shù)據(jù)共享功能，這對數(shù)字化變電站自動(dòng)化水平的提升起到了積極的作用。數(shù)字化變電站的實(shí)現(xiàn)，使繼電保護(hù)技術(shù)在應(yīng)用過程中能夠充分的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)勢，更好發(fā)揮出繼電保護(hù)功能的網(wǎng)絡(luò)化。

4.2 提高繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性

在數(shù)字化變電站中，由于繼電保護(hù)裝置所使用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范發(fā)生了改變，這也使一次設(shè)備和二次設(shè)備在信號傳輸過程中對電纜使用量有了較大程度的減少，合理拆分了傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的功能，更突出了保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)，所采集的數(shù)據(jù)不需要再進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，有效的避免了誤差的產(chǎn)生，保證了繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。另外，數(shù)字化變電站中數(shù)據(jù)信號采用光纜進(jìn)行傳輸，不僅金屬電纜使用量較少，而且系統(tǒng)元件相對簡單，有效的降低了變電站建設(shè)的成本。

5 結(jié)束語

當(dāng)前我國數(shù)字化變電站建設(shè)不處于起步階段，還沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這也說明了數(shù)字化變電站的全面建設(shè)是一個(gè)長期和系統(tǒng)的工程。在當(dāng)前數(shù)字化變電站中引入繼電保護(hù)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對多個(gè)元件的有效保護(hù)，因此通過優(yōu)化配置繼電保護(hù)方案，增強(qiáng)保護(hù)裝置的功能，實(shí)現(xiàn)信息共享，從而有效的提升數(shù)字化變電站運(yùn)行的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]李孝汾.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)優(yōu)化配置研究[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2013（12）.

[2]李霞.淺談數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置的優(yōu)化配置[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2014（14）.

[3]李仲青，周澤昕，黃毅，等.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011（05）.

[4]趙春利.基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化變電站繼保測試系統(tǒng)研究[J].硅谷，2012（15）.