数字化变电站继电保护适应性探讨

史文豪

引言：隨着科技的不断进步，电力系统逐渐向智能化、自动化、数字化方向发展。目前中国电网行业正在进行数字化变电站建设，因此对数字化变电站的继电保护改革便成为一项重要课题。本文将结合中国变电站数字化建设实际，对如何加强数字化变电站继电保护的适应性进行探讨分析。

由于社会经济的进步以及科学技术的发展，人们的日常生活水平逐渐提高，对于电网质量有了更高需求。加强数字化变电站的继电保护，保障数字化变电站运行环境安全稳定逐渐引起电力部门重视。提高数字化变电站继电保护能力水平，促进继电保护适应性改革，成为相关研究机构的重要使命。

一、数字化变电站继电保护存在问题分析

数字化变电站即是将变电站的模拟信息数据通过解码转化，翻译成数字信息进行处理。数字化变电站大大提高了信息处理的效率，有效防止了数据信息丢失破损等情况的发生，将变电站的数据资源进行共享并及时更新，实现了变电站的智能化管理。数字化变电站的设备具有自动化特点，且接线便捷，具有更高的电磁兼容性，保证了数字化变电站较之传统变电站具有更高精确度的计算测量、更安全可靠的网络平台，能为变电站带来更显著的经济效益。[1]因此，传统的继电保护装置在数字化变电站中的应用便显出了一些弊端，如实时检测的动态范围狭隘，对故障数据的测量精度不够，和数字测量的频率映射度小等，不能有效保证数字化变电站运行环境的稳定性、安全性，对电力系统的正常工作造成隐患。因此加强继电保护对数字化变电站的适应性，提高继电保护智能化，促进数字化变电站的科学化管理，对于促进电力产业发展、维持社会经济高速增长、提高人民生活水平都有着较为重要的意义及深远影响。

二、数字化变电站继电保护适应性分析

数字化继电保护装置主要有以下的特征：

1、数字化特征明显

与传统的继电保护装置相比，数字化继电保护装置的信号处理模式主要为数字电路，而传统的机电保护装置则是模拟信息量，因此数字化继电保护装置对数据的处理速度更快，同时计算测量结果更加精确。数字化继电保护装置包含的端口网络较多，因此功能相对较强大。数字化继电保护装置的数据采集主要是依靠电子模式互感应器，因此对数据的采纳收集速度更快，数据信息的共享更新效率较之传统继电保护装置得到提升。

2、设备接口数字化

数字化继电保护装置的内部信息传递是由覆盖光纤实现的，数字化继电保护装置的端口网络接线也是由光纤构成。当数字化继电保护装置的电子式感应器将信息收集处理后，装置内部光纤会对其进行高速传递，在低压端进行合并单元处理后进行输出，从而得到精确数据。设备接口的数字化以及装置内部光纤传输大大提高了数据量的传递速度，降低了模拟信息和数字信息相互转化的工作量，形成高效的信息数据处理模式。

数字化继电保护装置对于不同的电子式互感器有迥异的适应性。电子式感应器有不同种类，造成数字化继电保护装置的测量延时有差异，测量范围也有一定差异。为了防止由于继电保护装置测量延时的误差对继电保护效果的不利影响，应对数字化继电保护装置进行校正检测，并采取一定措施对其进行时差补偿。针对数字化继电保护装置测量范围的不同，应根据不同生产厂家的测量额度进行核实，尽量统一继电保护装置的测量参数，保证不发生计算检测误差。[2]针对网络和感应器对继电保护装置实时性，一般的数字化继电保护装置会有一个反应周期，在进行故障检测到实施保护间有一定的延时周期，包括数字网络传输、感应器处理数据、继电保护装置数据收集等延时因素。尤其是在数字化变电站中，这种延时周期体现地更为明显。为了减少延时周期，提高继电保护装置实时性，确保数字化继电保护装置能及时地对故障区做出反应、提出保护措施、发出警报，电力部门研究人员应当加强对数字化继电保护装置的算法改进研究工作，缩减数据收集处理的时间，进一步优化数字网络传输结构，加大对电子式感应器的灵敏度测试，有效提高数字化继电保护装置的故障分析、诊断效率，缩减反应周期。电子式感应器还可能会由于外界的干扰出现传输故障，造成结果异常，因此在继电保护装置运行环境内应减少电子器械的使用，并及时进行数字化继电保护装置检测，排除硬件故障，确保继电保护装置正常运行工作。此外，继电保护装置和电子互感器的数据样本采集可能存在时间延误差异，因此变电站相关工作人员应注意进行装置调整，对缩减采样时差进行研究，从而使样本数据的采集更加精确。

三、数字化变电站继电保护适应性模拟方案

为了有效提高继电保护装置对数字化变电站的适应性，某变电站设计了一套模拟方案。通过对数字化继电保护装置的购置，该数字化变电站选择了不同参数的继电保护装置，在投入使用的过程中发现出现了一系列误差，导致继电保护的效率较低。通过分析得出，由于不同生产厂家的继电保护装置存在延时误差以及量程误差，阻碍继电保护装置相互间信息交流，不能对变电站存在的故障信息做出精确统一的监测计算，导致继电保护效率较低。该变电站在统一了继电保护装置之后发现，电子互感器和继电保护装置有一定的采样时间差异，经过讨论研究，该变电站将站内的时钟进行了统一，同时对电子式互感器所收集的样本数据进行了合并单元插值测量，使电子互感器的采样基本与继电保护装置统一。为了排除电子式互感器可能出现的故障，该变电站提高了对其的网络共享检测，并采用了相对较独立的电子式传感元件，使电子式感应器的硬件不至于发生故障相互影响，大大降低了电子式感应器的数据传输误差值。通过以上措施，该数字化变电站的继电保护装置实现了与变电站的有机适应，大大加强了继电保护质量。

四、结语

为了防止数字化变电站出现供电故障、站内线路短路等事故，继电保护装置的科学合理应用尤其重要。然而目前中国的数字化变电站还存在着一系列继电保护问题，如电子感应器和继电保护装置不匹配等。相关电力部门应加大对数字化变电站中继电保护的适应性研究，提高继电保护质量，有效避免数字化变电站故障为电力工业的发展做出贡献。

参考文献

[1]李仲青，周泽昕.数字化变电站继电保护适应性研究[J].电网技术.2011-05-05.

[2]周程.数字化变电站继电保护适应性探讨[J].经营管理者.2014-05-25.

（作者单位：北京四方继保自动化股份有限公司）