数字化变电站的继电保护技术探讨

摘要：变电站作为重要的电力系统设施，是连接电力系统输电及配电的重要枢纽。与普通变电站相比，数字化变电站具有自动化、信息化等优点，继电保护技术有较大区别。本文主要研究数字变电站及特点，分析数字变电站继电保护与普通变电站的区别，探讨数字变电站继电保护技术的具体应用及面临问题，提出优化策略。

关键词：数字化变电站；继电保护技术；应用

变电站主要起到变换电压、分配及接受电能、调整电压、控制电压流向作用，是电力系统的主要电力设备。变电站是输电与配电的集结点，通过变压器连接各级电压及电网。数字变电站可以将普通变电站信息处理、采集及传输等转为数字信息，建立相应的通信系统及网络。数字变电站及特点、其继电保护与普通变电站的区别、具体应用及面临问题、优化策略是以下重点研究的。

1.数字变电站及特点

数字变电站包括两个重要设备，即智能断路器、光学互感器[1]。智能断路器的接口是数字化，可以对断路器进行控制，对其运行状态进行监视，从而提出检修建议，评估健康状况。数字变电站测量精度较高，电磁兼容性较强；各个功能可以实现信息共享，可以建立统一、共用的信息平台，提高设备使用率，避免重复使用；信息可靠性较高，传输通道可以自我进行检测；管理工作能够实现自动化。主要特点如下：（1）系统结构更加紧凑；（2）数据采集自动化；（3）系统建模更加标准；（4）系统分层分布化；（5）信息应用集成化；（6）信息交互網络化；（7）设备检修状态化。

2.数字变电站继电保护与普通变电站的区别

目前，数字化继电保护技术及装置发展迅速，软件方面及硬件方面均有较大突破，一些原有的细小问题得以解决，在客观上来说，能够满足变电站收益高、成本低的要求。在普通变电站保护装置中，微处理器是构成数字电路的基础。一旦微处理器出现问题，则对数字电路造成较大影响。普通保护装置核心单元的四周有不同接口，使用时需要将不同线路接进相应的接口中，不仅提高了运行成本，还对装置正常运行造成一定影响。而在数字变电站中，大多通过电子式互感器收集数据[2]。

3.数字变电站继电保护技术

3.1具体应用

（1）智能开关单元及新型互感器技术。普通保护装置中PT、CT已被新型互感器取代。新型互感器具有效果好、功率小等优点，能将高电压或大电流转为数字信息，利用高速以太网对数据进行处理和输出。二次断路器系统的设立在计算机技术、新型传感器、电子电力技术等前提下进行，因此，断路器系统可以通过光纤网络对保护指令及控制指令进行传达，并将其直接传达到数字化接口。应用该技术可以有效提高变电站可靠性及安全性。（2）动态仿真系统。数字变电站只有满足数字化、人性化、自动化和信息化，才能顺应智能电网的发展及建设。现阶段，数字变电站继电保护二次设备仍缺少较为完善的检测方法及检查方法，在极大程度上制约数字变电站发展，使其无法满足数字化设备的要求。将动态仿真系统应用于数字变电站中，可以对操作演练、故障发生、运行方法等进行仿真模拟，并将模拟信号发送至二次设备。

3.2面临问题

（1）性能有待加强。针对故障，继电保护必须具有较强大的存储能力，以保护故障；在不影响系统工作质量的基础上，合理控制软件成本、硬件成本及系统开发成本；必须快速、正确的对电力状态参数进行测量及监视；有关自控技术方面的优化应更加完善，包括神经网络、人工智能、模糊控制和状态预测等[3]。（2）扩展能力有待提高。扩展能力有待提高体现在硬件及软件两方面。硬件及软件扩张能力是系统产品选择时的优先考虑问题，尤其在网络系统建设、国际标准广泛应用及推广的当今社会，提高扩展能力更加重要。（3）可靠性有待提高。可靠性对于继电保护至关重要，不仅需满足系统优化及调试要求，还应保证温度变化、受元件更换、电源波动及使用年限等不受影响。在系统自检及巡检方面，能够通过方法软件等进行检测，包括元件、软件本身及部件等。

4.继电保护技术的优化

4.1变压器

在差动工作的保护中，如何防治电路短路中由于不平衡电流造成的差动、正确辨别励磁涌流和故障电流是工作重点。由于励磁涌流中非周期分量所占的比重较大，电磁式互感器对于非周期分量转化较不明确，极易造成保护误判。数字化保护系统具有的高保真传、高频分量变直流优点，可以对励磁涌流出现故障时、正常电流经过时的非周期分量差别进行正确辨别，并根据差别对励磁涌流、故障电流进行重新区分及判断，由此保证变压器差动保护。传统保护系统中，变压器周围互感器具有不同的暂态特性，对差动保护平衡电流具有一定影响。对于此类问题，传统上大都增加动作整定制，达到防止误判的目的。但此种解决方法会对匝间短路保护工作造成一定影响。使用电子互感器可以提升匝间短路敏捷性，保证暂态电流一致性，提高工作效率。

4.2分布式母线

母线是电力系统的主要组成，传统母线保护存在二次接线比较繁杂、扩展能力及抗干扰能力不强等问题。分布式母线具有较强的分散处理作用，普通变电站无法满足该保护装置高数据实时性、大通信量等要求，数字变电站借助网络技术可以解决该问题[4]。

4.3输电线路

互感器饱和是造成纵差保护判断失误的主要原因。数字变电站纵差保护使用了电子互感器，并不存在互感器饱和问题，便于工作开展，提高了距离阻抗、起动及选相元件的基本保护性能。与普通传感器相比，电子互感器对差动保护的灵敏度较高。由于电子互感器无饱和，因此，更能有效提高保护性能，减少误判。

5.结束语

数字化变电站对电力现代化发展具有推动作用。现阶段，数字变电站仍处于不断完善、发展、总结及创新的过程，需深入研究，加强建设，以建成具有先进技术、合理结构、运行灵活安全的智能电网，促进电力发展。笔者查阅了相关文献及资料，对数字化变电站的继电保护技术进行探讨，供学者参考。

参考文献：

[1]谢雄波.数字化变电站继电保护技术的应用分析[J].中国新技术新产品.2012，17（12）：55-56.

[2]李仲青，周泽昕，黄毅，周春霞，詹荣荣，李明，杜丁香.数字化变电站继电保护适应性研究[J].电网技术.2013，19（20）：54-55.

作者简介：孙琪颖（1987.5.17-），职位：投资计划及对标管理，学历：大学本科。