数字化变电站的继电保护

林卓然

摘 要：数字化技术的发展，带动了很多产业领域的飞速进步。在电力系统中，变电站的数字化管理和相关数字技术的融合发展已经成为了一种新的发展趋势，相关管理业务尤其是继电保护的各项举措都在向着数字化的方向快速迈进，运行水平和安全性、稳定性也得到了重要的保障和支撑，现在继电保护工作的重点就是要科学合理的利用数据信息资源来加强保护能力和水平。

关键词：数字化；变电站；继电保护；运引言

数字化的变电站随着近些年来数字技术的广泛应用而变得更为成熟与可靠，通过建立变电站的相应标准数据模型，實现数据信息的高效传递，这是对通信措施的改进和优化，将变电站中的各型设备进行组网运行，达到充分的协调合作，弥补以往设备和线路中存在的短板和薄弱环节，尤其是在继电保护装置的数字化网络中，能够根据设备运行的状态来为其合理的配置相应的保护系统装置，协调好各个装备和线路的运行过程。

1 数字化变电站介绍

数字化变电站是指基于IEC 61850标准建立全站统一的数据模型和数据通信平台，实现站内一次设备智能化和二次设备网络化，以全站为对象统一配置保护和自动化功能的变电站。两次提到特点有：一次设备智能化；二次设备网络化；测量系统数字化；信号传输均由计算机通信技术实现；二次接线大为减少；良好的互操作性；数据易于共享；自动化水平高。

两次提到特点有也是六个方面： 一是变电站传输和处理的信息全数字化。二是过程层设备智能化。三是统一的信息模型：数据模型、功能模型。四是统一的通信协议：数据无缝交换。五是高质量信息：可靠性、完整性、实时性。六是各种设备和功能共享统一的信息平台。

2 数字化变电站的意义

数字化技术与变电站的日常维护和管理工作相结合，能够为变电站的升级改造和今后发展带来很大的促进作用和长远影响，这主要表现在两个层面：

其一，在技术层面上，当今的变电站设备中大多采用的是自动化程度很高的设备和控制系统，而数字化技术的应用能够减少这些设备的数量而达到更好的运行效果，在二次回路的线路连接中能够简化其连接程序和降低规模数量，不仅可以降低设备数量，能够对设备产生的故障问题进行及时有效的应对，而且还可以充分的确保整个继电保护系统能够正常的运转，大大提升运转的效率，改善电力网络运行环境。

其二，在经济层面上，设备数量的减少必然会降低所占空间的面积，对于电力工程来说，就能够降低相应的设备和占地方面的投资成本和费用支出，降低维护和检修工作的成本，合理的控制住造价，并且在变电站投入使用后减少维护检修费用的支出，提高了投资的合理利用率。

3数字化变电站继电保护技术

3.1 数字化变电站继电保护装置

数字化继电保护装置原理是利用电子互感器采集数据，数据在互感器内通过光纤利用光数字信号将数据传到低压端，在MU（合并单元）处理后，得出符合标准的数字量输出。数字化保护装置由光接收、开入、中央处理、出口四个单元以及人机和通信接口等。

随着继电保护装置的不断发展，电力系统在快速、可靠、选择和灵敏性上对继电保护技术提出了新的要求。

3.2 数字化变电站提高了继电保护的运行水平

（1）二次回路设计接线错误，电缆长，执行反事故措施不到位，电缆老化后接地，造成保护误动；（2）定值项多，控制字和跳闸矩阵设置错误；（3）变电站直流电源回路故障接地引发继电保护误跳闸；（4）由于有许多季节性负荷，备自投（备用电源自动投入）、低频低压减载压板等核查、切换工作量大，易出错；（5）CT特性恶化和特性不一致引起故障延迟切除和区外故障误动；（6）保护通道问题；（7）下雨引起瓦斯继电器接线盒进水，触点接通；（8）一些配电系统无母线差动保护、备自投等，上一级保护难起后备作用，造成事故扩大，供电中断等。

如果采用基于IEC 61850标准的数字化变电站技术，由于二次电缆少，在不增加硬件设备、不重复采集交流信息的前提下，将相应功能分散到各间隔保护单元中，实现了网络化母线保护、网络化备自投和网络化低频低压减载功能，可以基本消除以上限制继电保护运行水平继续提高的瓶颈。同时，保护定值、控制字简化，保护压板、按钮和把手大大减少，也可以显著减少运行维护人员的“三误”事故（误碰、误接线、误整定引起的事故）。

而对于装置缺陷，由于直接采用数字量，能真实反映系统一次电气量信息，装置可采用更先进的原理算法，其集成度可以更高，抗干扰能力大大增强，再加上在线监测、在线检修自动化，装置运行也将更加稳定。

3.3 数字化变电站对继电保护技术提出了新的挑战

目前，继电保护装置的微机化趋势充分利用了先进的半导体处理器技术：高速的运算能力、完善的存贮能力和各种优化算法，同时采用大规模集成电路和成熟的数据采集、模数转换、数字滤波和抗干扰等技术，因而系统响应速度、可靠性方面均有显著的提升。然而，数字化变电站的不断发展，对继电保护技术也提出了新的挑战。在继电保护系统方面，要求其具备更高的运转效率和保护的性能，并且要求其内部的组网系统的软件和硬件具备强大的升级换代功能。

3.4 数字化变电站中新兴继保技术的应用分析

3.4.1 智能化继电保护测试仪。随着推广与应用IEC61850标准，智能化变电站的投入运行变得越来越普遍化，数字化测试设备在电力用户和制造厂中的需求呈上升趋势。DRT-802测试仪（许继研制）支持GOOSE收发、IEC 61850-9-1/9-2、开入开出及输出小信号模拟量，实现了数字化变电站对任意电压等级的继电保护装置测试。

3.4.2 全数字化变电站的动态仿真系统。具有数字化、信息化、自动化、互动化特点的数字化变电站，是建设智能电网的重要部分。国内目前不同模式的数字化变电站，因无法有效检测继电保护二次设备的性能，全数字化变电站的设备检查和监测功能无法实现。

全数字化变电站的动态仿真系统，研究数字化变电站的通讯组网途径与电子互感器的工作原理，开发出了全数字化变电站的动态仿真系统硬件，实现故障录波器与仿真系统软件开发人性化界面操作，检测了线路、变压器及母线保护的性能技术。仿真模拟全数字化变电站的操作演习、运行方式及事故状态得以实现，为继电保护设备、自动综合测控系统、故障录波设备、智能仪表等二次设备输出了仿真模拟的信号源。

结语

变电站设备控制与数字化技术的融合，是目前重要的发展趋势，随着数字技术的不断创新发展，势必在变电站的日常管理和维护中带动其更大的变革，继电保护装置和其控制系统的性能会更强。

参考文献：

[1]高压电网继电保护原理与技术[J].电力系统自动化，2015-05-30.

[2]蒋宝中，马峰，蒋宁进.高低压柜继电保护[J].综合自动化装置，2011-03-09.行水平