1、数字化变电站的继电保护技术探析摘要：数字化变电站继电保护技术的研究具有非常强的实践指导作用。本文在对数字化变电站继电保护进行了概述的基础上，对其应用、面临挑战以及优化进行了分析，希望能够对我们的工作起到一定的帮助效果。 关键词：数字化；变电站；继电保护； 中图分类号：TM774 文献标识码： A 文章编号： 1、引言 随着社会的发展，数字化变电站已经成为了一种必然的趋势，而继电保护技术又是数字化变电站中最为重要的技术之一，基于此，本文结合笔者自身的工作经验，对这方面的内容进行探析，将会对这方面研究起到一定促进作用。 2、数字化变电站继电保护概述 所谓数字化变电站，主要是指将变电站信息的输入、收
2、集、输出以及编码等由模拟变为信息，并构建出和其相应的信息网络。相对于传统变电站来说，数字化变电站具有数据采集数字化、系统建模标准化、信息应用集成化、系统结构紧凑化等特点，而且电磁兼容能力更为出众，不需要对信息进行重复输入。 在数字变电站运行的过程中，继电保护是确保其运行稳定性、安全性的一个重要措施，而伴随着社会的发展，电力系统对于继电保护的要求也越来越为严格，在我们选择继电保护装置的过程中，以下是几个标准：选择性、可靠性、快速性以及灵敏性。 3、数字化变电站中继电保护技术的应用 数字化变电站中继电保护技术的应用体现在多个方面，以下将重点分析最为多见的两种应用： 首先，智能型开关单元以及非传统的
3、互感器技术，在以往的继电保护装置中发挥着重要作用的 CT 以及 PT 目前已经逐步被一些效果好、功率小的互感器替代，此类新型互感器可以将高电压或者大电流转变为数字形式的信息，进而经过高速以太网对这些数据进行处理以及输出。另外，由于断路器二次系统的设立是以微机、电力电子技术以及新型传感器为基础的，因此，我们还可以通过光纤网络将各种指令传达至数字化接口中，这在很大程度上也提升了变电站的可靠指数以及安全指数。 其次，动态仿真系统的应用也是一个重要的领域，在智能电网建设的过程中，数字化变电站被要求具有一定数字化、人性化、自动化以及信息化等特点，而对于我国数字化变电站继电保护技术中的二次设备来说，当前还
4、缺乏比较完善的检测及检查方法。针对这一情况，利用动态仿真系统可以对故障的发生进行演练，为继电保护设备、自动测控系统以及智能仪表等二次设备发送信号，进而完成对于线路、母线以及变压器的保护和监控。 4、数字化变电站中继电保护技术应用的挑战 伴随着技术的不断进步，微机化已经成为了变电站继电保护装置的一个必然趋势，而且这些装置还应具备运算快、贮存能力强、计算科学等特点。此外，对于数字化装置来说，还应能够通过大规模的集成电路对数据进行收集、过滤，并进行数模转换，以此来保证装置运转速度的提升。不过，考虑到科技进步的迅速性，数字化继电保护技术应用中也面临着一些挑战。 （1）继电保护性能的加强 对于数字化变电
5、站继电保护技术来说，其性能的加强主要是在于设备方面：首先，在数字化变电站运行的过程中，继电保护系统应具有一个大的存储能力对故障进行保护；其次，针对当前电力状态中的很多参数，要能够做到快速、正确的测量及监视；第三，系统的自动控制技术应更为完善；第四，在确保系统正常工作的条件下，对系统开发以及软硬件成本进行控制。 （2）提升继电保护系统的可靠性 对于当前数字化变电站继电保护系统来说，要想确保系统的可靠性，不但要符合系统调试及优化的要求，还不得受到元件更换、温度变化的影响。此外，针对系统自检以及巡检，要保证可以通过软件方法对元件、软件以及部件的状况进行检查。 （3）提升继电保护系统软硬件的扩展能力
6、在继电保护系统中，我们选择系统产品的主要考虑因素就是系统软硬件的可扩展能力，以当前的情况来看，伴随着 IEC6185 这一国际标准应用的深入以及变电站网络的形成，这一问题表现的尤为明显。 5、数字化变电站继电保护系统性能的优化 在上文的分析中，数字化保护装置主要是利用电子式互感器对数据进行采集，因此不再需要模拟量的输入、采样保持以及 A/D 转换等插件，这就使其硬件结构相对来说有了很大的简化。当前数字化变电站中已经逐步建成了全站统一数据平台，加之 GOOSE 技术的应用，使得实时共享数据信息已经不再成为问题。在这种情况下，继电保护装置的性能得以大的提升，很多需要通过传统设备实现的功能在继电保护
7、装置中也都可以内部实现，比如滤波、测量以及开关状态监视等功能。 此外，对于数字化变电站来说，由于铜缆已经被光缆所代替，因此使其系统中的元件数量得以大大降低。这种网络化配置不仅仅体现在系统层面中，也在元件层面上实现了真正冗余。加之保护系统的监视功能以及自检功能非常强大，因此系统保护的可靠性出现了大幅上升。 通过对电子式互感器动态范围广、线性度好的特点进行利用，能够是当前保护原理中存在的一些问题得以改善，进而找出新保护动作判据。从试验证明以及理论分析上来看，利用电子式互感器能够实现对于数字化变电站继电保护系统性能的优化。 （1）基于过程层的分布式母线保护 在电力系统中，母线属于非常重要的元件，因此
8、其一旦出现故障也会对电力系统造成非常大的伤害。对于传统集中式母线保护来说，由于其二次接线的复杂程度比较高，因此比较容易受到干扰，而且不利于扩展，而分布式母线保护面向间隔，因此具备分散处理能力，这使得其成为了今后母线保护的一个重要防线。不过需要注意的是，分布式母线保护具有很高的数据实时性要求，而且通信量非常大，这是很多传统变电站难以实现的。基于此，数字化变电站由于具备较为先进的网络技术，使得这一问题得到了很好的解决。 （2）数字化的变压器保护 在确保变压器差动保护工作在正常状态下的关键在于：对励磁涌流与故障电流进行正确的识别。一般来说，励磁涌流中非周期分量的成分比较大，但是电磁式电流互感器却不能
9、对非周期分量进行有效的转变，进而导致二次侧电流的涌流特性缺乏变化，最终形成误判。通过对电子式电流互感器进行利用，由于其具有高频分量以及高保真传变直流特性，因此只需要对励磁涌流出现过程中电流非周期分量大而故障过程中非周期分量小的特点进行利用，就能够找出对故障电流以及励磁涌流进行正确区分的依据，使得变压器很好避免差动保护误动。 对于变压器来说，其各侧电磁式电流互感器暂态特性误差存在着不一致的情况，导致变压器差动保护不平衡电流变大，针对这一情况，当前主要的解决方法是对保护动作电流值进行提升，进而避免出现误动的情况，但是这又会对匝间短路过程的保护灵敏度造成影响。对于数字化变电站来说，由于其使用了电子式
10、互感器，各侧互感器具有相同的二次暂态电流高度，使得匝间短路灵敏度得到了 10 倍以上的提升，最终使变压器差动保护的有效性得到了很好的保障。 （3）输电线路数字化保护 对于传统电流互感器来说，饱和问题是导致输电线分相瞬时值纵差保护误动的一个很大原因，对于数字化变电站来说，电子式电流互感器是纵差保护的数据来源，这就从本质上避免了以上问题。具体来看，将电子式电流互感器和传统电流互感器进行比较的话会发现，其比率制动差动保护特性中灵敏度有显著的差异。在数字化距离保护过程中，由于使用的采样值是电子式互感器所提供的，这就使得不会存在铁芯磁的饱和问题，其对于启动元件、距离阻抗元件以及选相元件的保护性能也能够得
11、到很大的提升。 另外，电磁式电流互感器的饱和问题也会对电流保护造成非常大的影响，尤其是针对反时限过流保护动作时间，这一影响表现的尤为剧烈。因此，虽然其过电流保护结构非常的简单，但是受到电磁式电流互感器饱和影响，其误动作率也比较高。对于数字化变电站来说，由于使用的数据来源于无饱和的电子式电流互感器，使得电流传变程中的误差被有效的消除，从本质上对保护动作的性能进行了改善。 6、结语 本文关于数字化变电站继电保护技术的探析虽然具有一定实践指导作用，但是受制于篇幅限制，很多具体的细节还没有进行有效的探讨，因此还希望各位同行能够对本文进行补充、指正，进而使这一研究更为深入。 参考文献 1 朱林,段献忠,
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