1、讨论数字化变电站及其对继电保护的影响摘要：数字化变电站是如今电力系统一个重要的课题，通过它的发展可以明确电力系统变电站未来的发展方向。保证用户电能质量的关键是保证供电的稳定可靠。数字化变电站采用了不同于模拟技术的全新数字化技术及设备和校验方法，但如何保证数字化变电站继电保护系统的可靠性仍然是一个对于所有的研究人员的严峻的问题，本论文将针对数字化继电保护系统，以数字化变电站技术在世博站的应用为背景，重点就继电保护系统关键设备-电子式互感器、合并单元、交换机、继电器、光纤通信网络的可靠性设计技术展开研究。 关键词：数字化变电站;继电保护;信息流;可靠性;应用；影响；分析 中图分类号：TM774 文
2、献标识码： A 前言：本章主要针对适用于数字化变电站继电保护原理的校验方法进行了说明，分别从一次设备、二次保护设备和测试仪器等方面做了比较详细的分析。如对于电子式电流互感器和电子式电压互感器，我们从其极性试验、伏安特性试验、绝缘试验、变比试验、交错平衡试验等与常规校验的不同处进行了讲解；而针对数字化的保护装置，我们又对相应的测试仪选择要求和校验方法通过几个比较典型的保护进行了说明；之后又考虑到主变保护在电站安全运行中的突出作用，我们又对主变保护特别是主保护中的差动保护进行了讲解，针对数字化变电站内投用继电器对差动特性的校验方法，我们也在本章进行了较为详细的说明。通过这一章的实践，我们给出了可以
3、确保数字化变电站安全、可靠投运的校验方法。 1.1 数字化变电站结构与组成 数字化变电站是指变电站内一次电气设备实现数字化通信，数字化一次设备和二次智能装置均按照全站统一的标准平台（IEC61850 标准）进行数据建模及通信，并在此平台的基础上实现相互之间的互操作性。其特征是采用数字化的一次电气设备；全数字化的二次装置以及全站统一的标准平台。在结构上，数字化变电站可以分为站控层、间隔层和过程层。目前，从 IEC61850 标准的应用情况上来说，变电站层已经比较成熟，并已经具备普遍推广的条件。间隔层和过程层中的 GOOSE 信号传递技术通过不断的尝试，已经进入了实用阶段。而过程层中的采样值传递技
4、术还不成熟，在这方面 IEC61850 标准也在不断的更新中。在一些较低的电压等级中，已经实现了全站全数字化，而在一些较高电压等级的变电站中，也已经实现了除采样值传递以外的全站数字化。将上述概念应用到实际的变电站系统中，由于在实际运用中，最重要的就是保证系统的可靠性，因此，继电保护系统就显得尤为重要 1.2 数字化变电站与常规变电站的比较 从上一节数字化变电站结构与组成的介绍中可以清楚的发现数字化变电站较之常规变电站在一次设备、二次设备及其回路方面有着显著的不同。首先，数字化一次设备取代传统的一次设备，它与继电保护装置、智能操作箱等配合可实现对一次系统运行工况的实时监测、控制、调节和保护。其次
5、，互感器是电力系统二次设备的信息源，电子式互感器替换传统电磁式互感器会带来二次系统结构的重大变革。对于二次系统来说，电子式互感器与传 统互感器的最大区别在于两个方面： （1） 电子式互感器由于不受磁饱和特性的影响，在可能出现的最大短路电流 下不会达到饱和点，因而其误差很小，有利于提高测量精度和保护动作的可靠性。 （2） 电子式互感器能够直接提供数字信号。正是这个区别，将会对变电站继 电保护和综合自动化系统产生深刻的影响：简化了二次设备的结构，消除了测量 数据传输过程中的系统误差，数据共享更加容易，设备连接更加开放、灵活。虽 然目前研制的光电式互感器为了兼容旧的二次设备而仍然有模拟输出接口，但二
6、 次系统全数字化是必然的趋势。 再次，由于电子式互感器输出的是离散的数字信号，而非连续的模拟信号；如果不能保证接入保护继电器的是同一时刻 A、B、C 三相电流所对应的数字量，哪怕三个量在时间上仅是毫秒级的差别，也会对零序电流保护产生足以使其误动作的误差，造成严重后果。因此，确保互感器输出的数字量能够同步的送入保护继电器是保证继电保护正确动作的重要一环，为此在数字化变电站的继电保护系统中必须增加常规变电站所不具有的合并单元，以此实现同步采样。 最后，为了充分发挥数字化变电站的优势，由光纤组成的网络代替了常规变电站中用金属导线连接各种二次设备组成的二次回路，同一个测量点、同一时刻的电流电压瞬时值所
7、对应的数字信号，作为同一组数据用同一路光纤传输到测量和继电保护装置，继电保护和自动化装置发出的跳合闸命令也利用光纤传递至智能操作箱以实现最终操作，一次设备的运行状态、运行参数、二次保护装置的动作情况等信息也以数字信号的形式在变电站层、间隔层和过程层中按 IEC61850 标准自由传输，实现了相关数据最广泛的共享。同时，光纤的使用还克服了常规变电站中二次导线回路可能出现的接地、短路、开路和寄生回路等现象，大大提高了继电保护系统的可靠性。综上所述，数字化变电站具有以下几方面的显著特征： 1). 一次设备的数字化和智能化。变电站内传统的电磁式互感器被电子式互感器所替代，直接向外提供数字式光纤以太网接
8、口；站内采用具备向外进行数字通信的智能断路器、变压器等设备，或者在这些一次设备就地加装智能终端实现信号的数字式转换与状态监测，达到一次设备数字化和智能化的要求。 2). 二次设备的数字化和网络化。数字化变电站的二次设备除了具有传统数字式设备的特点外，还具备对外光纤网络通信接口，与传统变电站信息传输以电缆为媒介不同，数字化变电站二次信号传输基于光纤以太网实现。 3). 变电站通信网络和系统实现 IEC61850 标准统一化。数字化变电站全站通信网络和系统实现均采用 IEC61850 标准，该标准的完整性、系统性、开放性保证了数字化变电站站内设备具备互操作性的特征。运行管理系统的自动化。 1.3
9、数字化变电站继电保护系统设备介绍 1.3.1 电子式互感器 互感器的作用为保证电力系统的安全、经济运行，需要对电力系统及其电力设备的相关参数进行测量，以便对其进行必要的计量、监控和保护。互感器由连接到电力传输系统一次和二次之间的一个或多个电流或电压互感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。 互感器的作用主要有以下几个方面： 1、将电力系统一次测得电流、电压信息传递到二次侧与测量仪表和计量装置配合，可以测量一次系统电流、电压和电能。 2、当电力系统发生故障时，互感器能正确反映故障状态下的电流、电压大小，与继电保护和自动化装置配合，可以对电网各种故障构成保护和自
10、动控制。通常的测量和保护装置不能直接接到高电压、大电流的电力回路上。 3、互感器将一次侧高压设备与二次侧设备及系统在电气方面隔离，从而保证了二次设备和 人身安全，并将一侧的高电压、大电流转换为二次侧的低电压、小电流，使计量 和继电保护标准化。 电子式互感器分为电子式电流互感器和电子式电压互感器。按用途分，又可分为测量用电子式互感器和保护用电子式互感器。其中，电子式电流互感器按原理又可分为：光学电流互感器，空心线圈电流互感器及铁心线圈式低功率电流互感器。电子式电压互感器按原理又可分为：光学电压互感器及阻容分压型电压互感器。 结语： 继电保护装置作为能直接反映电力系统各电气设备不正常状态或者存在故障的，并作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置，它通过预防事故或缩小事故范围来提高系统的运行可靠性，最大限度的保证了系统稳定运行和向用户安全连续供电的要求。因此，它是电力系统安全运行不可或缺的一个重要组成部分。研究数字化变电站继电保护系统的可靠性就显得尤为的重要了。 参考文献： 宋卓. 浅谈电子式互感器的原理及比较. 2009(2):4365.
