数字化变电站继电保护适应性研究

　　【摘要】电力與人们的生活息息相关，供电系统的稳定性对人们的工作生活有着重要的影响。随着科学技术的不断发展，数字化技术逐渐在社会各个领域得到了广泛运用，数字化变电站也逐渐得到了推广，变电站继电保护适应性问题越来越受到人们的关注。相关人员应加强对这一问题的分析，积极寻求解决方案予以解决，以保证电力系统运行的稳定性。文章就数字化变电站继电保护适应性进行了研究分析。
　　【关键词】数字化；变电站；继电保护；适应性
　　近年来，我国经济发展迅速，人们的用电需求日益上升，并对供电系统的安全性和稳定性提出了更高的要求。为满足人们需求，我国加强了对数字化变电站的建设，并开始广泛运用继电保护装置，现阶段继电保护系统中还存在着一些问题，无法充分满足其适应性要求，因此，需要相关人员加强对继电保护适应性问题的研究，以促进智能电网建设。
　　一、数字化变电站相关概述
　　数字化变电站就是将变电站处理的模拟信息量转化成数字信息量。并能够实现信息共享，将一次设备和二次设备建立在统一的通信基础上，实现数据收集的数字化、系统结构的紧凑化等。数字化变电站不仅具有传统变电站无法相比的自动化优势，更具备了安全性高、经济效益好、测量精准度高等特点，是我国智能电网建设的重要内容。
　　二、数字化继电保护装置特点
　　与传统继电保护装置相比，数字化继电保护装置的微处理器功能更为丰富，主要由数字电路构成，其中具备多个可选择接口。对数据信息的收集采用电子式互感器，而不是利用传统的数据单元获取模拟量。
　　同时，数字化机电保护装置的电子式互感器能够对所收集信息进行处理，并利用内部光纤向低压端传输相关数字信号，利用合并单元转化成正确格式的数据，有效减少了在模数转换的工作。
　　三、数字化变电站继电保护适应性研究
　　（一）对电子互感器适应性的研究
　　电子互感器类型不同，其原理也就不同。数字化变电站中的电子互感器按照功能不同，可以分成两种类型，分别为无源式电子互感器和有源式电子互感器，按照原理不同，可以分成光学原理互感器和Rogowski线圈原理互感器，同时，其型号等也有所不同，后期维修、量程等也存在一定的差异性。测量延时误差对继电保护装置能够产生严重的影响，因此，在应用前，应首先对电子式互感器进行测量，一旦出现延时差异，则需要保护装置设置一定延时补偿，弥补延时误差，避免对继电保护装置的影响。
　　电子式互感器中一旦出现量程差异，即测量值超出输出量程上限或下限时，极易发生波形穿心畸形的情况。并且，在使用不同量程的电子式互感器时，对同一测量值的测量结果也有所不同，极有可能造成机电保护装置误动作。因此，相关人员在选购电子式互感器时，应尽量保证所用设备为相同厂家、相同型号，以避免量程差异对继电保护装置造成的影响。
　　（二）过程层网络与电子式互感器动作实时性的适应性研究
　　过程层组网方式与传统方式相比，更能延长继电保护动作时间。而继电保护动作时间越短、制动面积会越小，稳定性也会相对提高，这种情况在高压电网中尤为明显。过程层组网方式继电保护动作时间延长的主要原因就是网络延时、保护装置采样延时、电子互感器处理延时等。因此，相关人员应通过加强对继电保护算法的完善、提升数据处理效率、优化过程层网络结构设计等手段，尽量减少继电保护工作时间，提升稳定性。
　　（三）数字化继电保护与电子式互感器采样同步问题研究
　　数据采样传输延时增大受电子式互感器与网络设备与网络设备影响。对不同类型、品牌电子式互感器的运用也对数据传输差异性的形成产生影响，甚至会造成采样延时等情况，因此，需要对数字变电站所采集的数据进行同步处理，以消除传输延时等造成的影响，实现数据采集时间的准确辨别和数字化变电站过程层、间隔层数据的同步。
　　在进行同步处理时，可以利用合并单元差值计算的方法，进行保护装置和电子式互感器所采集数据的同步处理。或是利用站内统一时钟法，对外部时钟源进行统一设置，如GPS、伽利略卫星等同步卫星时钟信号，并利用铷钟等高精度电子钟提升外部时钟源的可靠性，使其能够作为电子式互感器采样数据处理的同步源。
　　四、数字化变电站继电保护动态模拟测试方案
　　随着电子式互感器及过程层组网方式的应用，变电站二次系统的高效、合理、可靠性已不仅仅由单装置的性能决定，二次系统网络及各装置间的配合工作能力同样至关重要，因此数字化变电站工程中继电保护装置的安全可靠性检测已从传统保护装置的单装置检测方式转变成全站二次系统集中性能测试，检测方法也必须针对电子式互感器及网络化的特点增加更有针对性的测试项目，以保证数字化保护在网络系统中的可靠运行，数字化变电站继电保护的测试应是系统级的网络化测试。数字化保护动态模拟测试应既可用于测试评估数字化保护在特定电网环境中的应用性能，也可用于考核数字化保护在数字化变电站系统中的整体功能及性能指标是否满足设计目标及应用要求，数字化保护测试方法至少应涵盖如下内容：
　　1）根据具体要求模拟特定电网系统中的数字化变电站系统。
　　2）模拟典型数字化变电站系统及典型组网方式。
　　3）模拟各种电气故障，测试数字化保护在系统出现故障时的性能。
　　4）模拟测试电子式互感器及通信网络可能出现的异常情况，测试数字化保护的运行性能。
　　数字化保护测试的主要指标同样由保护动作的可靠性、选择性、灵敏性及快速性来反映，而变电站内多间隔多类型的电子式互感器的同时应用，也对保护的适应性提出了新的要求。同时，数字化保护为适应电子式互感器及过程层网络的各种极端情况，保证保护装置的可靠性，较之传统保护增加了诸多闭锁机制，因此，数字化保护测试要有针对性地测试相应闭锁机制的合理性，实现在能够保证保护装置可靠工作的前提下，尽量延长保护的有效性工作时间。因此，数字化保护测试在保留传统测试方法的基础上，要增加针对电子式互感器及过程层网络异常情况适应能力的测试手段：
　　1）过程层网络交换机性能测试及交换机负载变化情况下保护性能测试。
　　2）站内多间隔多原理电子互感器配合使用情况下保护性能测试。
　　3）站间线路电流差动保护性能测试，包括采用不同的保护配置方式、时钟同步方式等。
　　4）数字化保护装置对采样数据的同步性要求及同步异常情况下的处理机制的测试。
　　5）数字化保护装置对自身及合并单元同步要求及异常情况下的处理机制的测试。
　　6）数字化保护装置对采样值中无效数据的处理机制测试。
　　7）数字化保护装置所接收的采样值数据出现畸变时的性能测试。
　　8）数字化保护装置对所接收的采样值数据出现丢帧情况时处理机制的测试。
　　9）数字化保护装置对所接收采样值数据延时的要求及延时越限时的处理机制的测试。
　　五、结束语
　　随着人们用电需求的增长和科学技术的进步，我国积极开展数字化变电站建设工作，并广泛运用继电保护装置。而数字化变电站继电保护适应性也成为了人们关注的主要问题，相关人员应深入分析其中问题，总结经验，利用先进科学技术有效解决这一问题，使数字化变电站继电保护适应性、可靠性、安全性得以提升，实现我国配电系统的稳定运行和数字化变电站经济效益最大化。
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