分析數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)

王景偉

摘 要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于數(shù)字化變電站的要求越來越高，在發(fā)展過程中，因?yàn)閷?duì)于供電的穩(wěn)定性逐漸上升，為此，就需要針對(duì)數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，在其中融入更多的新的科技內(nèi)容，強(qiáng)化繼電保護(hù)在這方面的性能，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)I造出一個(gè)良好的供電環(huán)境。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；變電站；繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）30-0114-02

在電力系統(tǒng)中，因?yàn)楦鱾€(gè)區(qū)域所承擔(dān)的功能有所不同，所以在電壓上存在著差別。例如在家庭用電區(qū)域和工業(yè)用電區(qū)域電壓就存在著差別，在電力遠(yuǎn)距離運(yùn)輸區(qū)域和短距離運(yùn)輸區(qū)域，電壓也存在著差別。變壓站正是在電力系統(tǒng)中，通過對(duì)電壓的改變，實(shí)現(xiàn)電能和電力的改變，是配電和輸電重要的集結(jié)點(diǎn)。隨著社會(huì)各個(gè)方面對(duì)于變壓器工作時(shí)的穩(wěn)定性要求越來越高，在2006年，我國(guó)就實(shí)現(xiàn)了將變電站自動(dòng)化技術(shù)向著數(shù)字化方向所發(fā)展，到如今，該技術(shù)已經(jīng)得到全面的普及，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性，是促進(jìn)我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展重要技術(shù)革新。為此，本文根據(jù)我國(guó)在這方面進(jìn)行相應(yīng)的分析，對(duì)數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)提出如下一些淺顯的見解。

1 數(shù)字化變電站

1.1 數(shù)字化變電站簡(jiǎn)介

數(shù)字化變電站是在傳統(tǒng)的自動(dòng)化變電站的基礎(chǔ)上進(jìn)行全面升級(jí)的一種變電站，在工作中數(shù)字化的變電站可以將信息采集、傳輸、處理、輸出，并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行快速整合，通常來說，在變電站中能夠進(jìn)行直接收集的信息都是一些模擬信息。

數(shù)字化變電的結(jié)構(gòu)是經(jīng)過多年研發(fā)形成的一種非?？茖W(xué)的體系，雖然在各個(gè)地區(qū)因?yàn)橥度胭Y金和實(shí)際建設(shè)方面的差別，在進(jìn)行變電站建設(shè)時(shí)使用的設(shè)計(jì)方案會(huì)有著差異，但總體來說，數(shù)字化變電站都是由站控層、間隔層和過程層三個(gè)體系組成。站控層主要是計(jì)算機(jī)這類控制終端，間隔層主要為間隔保護(hù)的作用。過程層是傳統(tǒng)開關(guān)和智能開關(guān)相結(jié)合并加上電子式互感器這些設(shè)備。

1.2 變電站繼電保護(hù)技術(shù)

變電站繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用技術(shù)包括：①線路保護(hù)，在線路保護(hù)中主要是使用二段式和三段式兩種方式全面實(shí)現(xiàn)電路的保護(hù)，在使用中將二段式做為電流速斷保護(hù)，三段式做為過電流保護(hù)。②母聯(lián)保護(hù)，這種保護(hù)較為全面，需要電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)同時(shí)設(shè)置才能夠達(dá)到相應(yīng)的效果。③主變保護(hù)，主變保護(hù)包括主保護(hù)和后備保護(hù)?？梢钥闯觯S著社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)于電力系統(tǒng)的要求會(huì)越來越高，在繼電保護(hù)中利用將基本要求實(shí)現(xiàn)快速性和可靠性以及靈敏性的提升，是當(dāng)前重要的發(fā)展方向。

1.3 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)應(yīng)用原理

數(shù)字化變電站繼電保護(hù)在應(yīng)用中是指按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和通信規(guī)范的基礎(chǔ)建立，由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建的裝置。在數(shù)字變電站繼電保護(hù)中通常是使用各種電子互感器收集相應(yīng)的模擬信號(hào)，再將其進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)為數(shù)字信息號(hào)后，由光纖傳遞到相應(yīng)的低壓端，將這些相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成穩(wěn)定的數(shù)字信息，通常來說，因?yàn)楣饫w不會(huì)受到磁場(chǎng)的影響，該方式能夠?qū)⑺凶冸娬镜男畔⑦M(jìn)行相應(yīng)的傳遞，實(shí)現(xiàn)智能化信息傳遞。

2 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 數(shù)字化變電站提高了繼電保護(hù)的運(yùn)行水平

基于IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化變電站技術(shù)是我國(guó)大部分地區(qū)使用一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)在使用過程中雖然可以實(shí)現(xiàn)信息的全面數(shù)字化，因?yàn)榇罅抗饩€的使用，在其中二次電纜使用的較少，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)使用少量的設(shè)備就能夠?qū)⒉煌男畔⑦M(jìn)行采集，并能夠及時(shí)的處理，實(shí)現(xiàn)了將各個(gè)區(qū)間的功能分散到一些獨(dú)立的保護(hù)單元中，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化母線保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)化低頻低壓減載功能。增加繼電器保護(hù)能夠運(yùn)用的范圍，雖然在其中存在著一些缺陷，但是因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)了全面的數(shù)字化，增加信息傳遞的正確性，減少了信息在使用中的監(jiān)測(cè)和檢修方面的困擾。

2.2 數(shù)字化變電站對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)

繼電保護(hù)裝置在當(dāng)前的電力系統(tǒng)中主要運(yùn)用了先進(jìn)的半導(dǎo)體處理技術(shù)、各種高速的運(yùn)算能管理和一些完善的存儲(chǔ)能力以及一些優(yōu)異的算法，在各種條件的使用情況下，該技術(shù)都能夠很好地實(shí)現(xiàn)模擬信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息，和各種條件下的信息采集能力，在當(dāng)今自動(dòng)化技術(shù)向著智能化發(fā)展的進(jìn)程中，運(yùn)用微機(jī)化的處理技術(shù)能夠?yàn)楹罄m(xù)的智能化處理做好技術(shù)鋪墊，但就目前的形勢(shì)而言，雖然數(shù)字化變電站在不斷的發(fā)展，但是對(duì)于繼電保護(hù)技術(shù)來說，必須要在其中進(jìn)行更加全面的升級(jí)，才能夠保證在新的環(huán)境下幫助變電站適應(yīng)新的技術(shù)條件。

2.2.1 更高的繼電保護(hù)性能

該項(xiàng)性能主要需要對(duì)電力狀態(tài)參數(shù)檢查和收集進(jìn)行提升，尤其是在當(dāng)今數(shù)字化的變電站中，繼電保護(hù)技術(shù)肯定是朝著更加信息化和自動(dòng)化的方向發(fā)展，在進(jìn)行各系統(tǒng)的建設(shè)中，為了提升在繼電保護(hù)方面的性能，就需要在諸如電子感應(yīng)技術(shù)上進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，并且增加系統(tǒng)的儲(chǔ)存信息的能力，并且在其中加入更多的算法，構(gòu)建出科學(xué)的運(yùn)算網(wǎng)絡(luò)，在滿足更加靈敏的繼電保護(hù)的情況下，減少相應(yīng)的成本。

2.2.2 更好的系統(tǒng)軟硬件的擴(kuò)展能力

該項(xiàng)性能在使用中主要體現(xiàn)在對(duì)于硬件的研發(fā)上，雖然我國(guó)的電子信息技術(shù)較為完備，但是在繼電保護(hù)系統(tǒng)上并沒有在其中進(jìn)行有效的挖掘，為此，在發(fā)展該技術(shù)時(shí)，可以利用現(xiàn)在較為完備的硬件制作能力，針對(duì)不同環(huán)境和規(guī)模的數(shù)字化變電站制定不同的硬件。這樣能夠使得變電站在管理中搭載更加高級(jí)和全面的軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)的數(shù)字化管理。

隨著變電站對(duì)于繼電保護(hù)的要求越來越多，在發(fā)展中對(duì)于可靠性的要求也就越來越高，尤其是隨著各種電子元器件的加入，很多的系統(tǒng)在不同的環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生不同的工作狀態(tài)，使得變電站在發(fā)生故障的原因逐漸變多，同時(shí)還變得更加的細(xì)化，為此，在進(jìn)行這一工作時(shí)，需要繼電器與時(shí)俱進(jìn)，發(fā)展出相應(yīng)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)在這方面的健全發(fā)展。

2.3 新型繼保技術(shù)在數(shù)字化變電站的應(yīng)用

2.3.1 智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試儀

智能化是當(dāng)今各種自動(dòng)化技術(shù)的主要發(fā)展方向，在變電站中因?yàn)榇罅康模↖EC-61850）運(yùn)用，在變電站中也逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化的發(fā)展，利用自動(dòng)化技術(shù)可以減少工作人員在高壓環(huán)境下的工作時(shí)間，避免相應(yīng)的危險(xiǎn)，運(yùn)用智能化技術(shù)將可以極大地減少變電站的日常運(yùn)營(yíng)中的人力成本，是當(dāng)前信息化時(shí)代的重要發(fā)展內(nèi)容。

2.3.2 全數(shù)字化變電站動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)

數(shù)字化變電站具有信息化、數(shù)字化、互動(dòng)化、自動(dòng)化的特點(diǎn)，是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容。目前國(guó)內(nèi)在運(yùn)多座不同模式數(shù)字化變電站，其繼電保護(hù)等二次設(shè)備性能尚無有效檢測(cè)手段，無法滿足全數(shù)字化變電站數(shù)字化設(shè)備的檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè)要求。

動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)是當(dāng)前數(shù)字化變電站已經(jīng)建設(shè)的較為完善的情況下，結(jié)合變電站在工作中的實(shí)際情況，對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行二次設(shè)備的防護(hù)的主要手電。隨著在數(shù)字化方面的發(fā)展，對(duì)于信息的收集和處理工作越來越科學(xué)，將能夠在極端的時(shí)間內(nèi)將數(shù)字化變電站中的信息化、數(shù)字化以及互動(dòng)化等各個(gè)性能發(fā)展到最為適宜動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)的階段，使得變電站變成一個(gè)具有綜合自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)設(shè)備、智能儀表、故障錄波設(shè)備等智能二次設(shè)備提供仿真模擬信號(hào)源；實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的各種電壓等級(jí)的線路、變壓器、母線等保護(hù)等多重性能的結(jié)構(gòu)。

3 結(jié) 語

數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)需要結(jié)合信息化的電網(wǎng)建設(shè)才能夠全面實(shí)行。只有融入更多的信息化技術(shù)，才能夠促進(jìn)我國(guó)在這方面的發(fā)展。

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收稿日期：2018-9-16