数字化变电站继电保护适应性研究

李小倩

成都理工大学

数字化变电站继电保护适应性研究

李小倩

成都理工大学

随着网络通信科技的快速发展，不断推动着数变电站继电保护技术的深入应用，其中存在的问题也随着应用加深日益凸显。在数字化变电站中，采用电子式互感器与过程层网络化工程，具有安全性强、测量精度高、响应范围高等优点，其成熟化的技术应用能够有效。本文以数字化变电站的继电保护适应性为研究对象，结合已有理论成果和实践应用，分析了继电保护对电子式互感器的适应性，以为解决继电保护长期存在的技术难题，提供可供参考的意见和建议。

数字化变电站；继电保护；过程层网络；适应性技术

随着经济水平和科学技术的飞速发展，国家智能电网建设大大背景下，数字化变电站得到了普及推广，显示出电网在新时期的自动化运行和管理水平，其应用技术的完善变革在实践中表现出积极作用和巨大价值。与传统变电站装置相比，数字化变电站中继电保护装置的微处理器主要由数字电路构成，其中有大量接口可选择，功能非常齐全。继电保护装置利用电子互感器对变电站中的信息进行数据采集，并进行处理，然后再通过内部光前进行信号传送和输出。因此电子式互感器对于继电保护技术的快速发展具有重要的意义。

1.过程层组网方案

星型拓扑结构的过程层组网络在数字化变电站中应用较多，这种结构的以太网安全性能较高，但其结构的特点对交换机的稳定性提出了更高的要求。一旦出现故障问题，就会影响到部分甚至全网的正常运行。这就涉及到双网冗余配置的应用，实现物理上完全独立的双网。双网过程层网络中均采用双套的IED设备，来完成有效的保护、合并及智能操作，以提高星型拓扑结构过程层通信网络的稳定性。同时采用成熟的技术手段实时监控网络，及时发现网络异常状况，以及时有效的对站内相关设备进行保护。

在数字化变电站过程层和间隔层中传送的数据中，有很多都具有很强的实效性，比如变电站事件报文等，这些数据在出现系统故障或者无操作时，常常突然大量产生，造成网络通道堵塞。因此，需要在过程层网络中对信息流进行优先级分类，并加强虚拟局域网划分、组播注册协议等技术的应用，以保证实效性高的信息能及时输送到达，并提高网络性能的稳定性。

2.继电保护适应性分析

2.1 保护动作的实时性

电子互感器的工作原理可以分为有源式和无源式，受生产厂家在制造工艺及技术运用上的差异影响，不同的电子式互感器在处理延时等方面，具有很多差异。众多研究证实，在相同环境下，电子式交互器的处理延时，网络延时，以及采样值造成的保护装置延时，这些共同导致了数字化保护动作出口延时增大，与传统保护装置动作时间相比，保护动作的时间增加。

针对以上影响，可以通过一些技术方法来加以改善保护出口的动作时间：提高对电子式互感器的技术要求，降低延时；对保护算法做优化调整，提高数据处理效率；优化系统组网方式，减少网络延时。

2.2 互感器数据异常的应对

电子式互感器的可判故障和互感器硬件受干扰，都可能导致输送过来的数据出现异常。一般情况下，继电保护是通过判别采数据的品质位来判断数据是否有效。但在互感器硬件受到干扰的情况下，此时采样数据仍然有效，继电保护无法通过正常方式进行处理，就有可能造成误动作产生。因此，需要优化保护装置在电子式互感器数据异常时的判别水平，结合实践经验来提高保护装置的有效性，保障正确动作产生。

除此之外，还可以通过以下手段加强继电保护在电子式互感器数据异常时的应对水平：对电子式互感器进行入网监测，对其提出更高的稳定要求；电子互感器中，测量的元件和数据与保护的元件和数据相互独立，可以通过测量数据和保护数据的对比，完成对采样数据的监控，提高继电保护动作的准确性；通过两路独立系统完成数据的采集和输送，并发送保护装置，由保护装置分别利用数据进行启动及运算，在两路数据不一致时，不导致误动作出口的发生。

2.3 采样同步处理的要求

受过程层组网结构、电子式互感器制造技术以及网络设备应用的影响，数据采样传输延时增大，采样延时存在差异。采集数据的同步处理受到这些不利因素的影响，解决起来更有难度。间隔层与过程层要实现数据同步，就需要克服传输延时的影响，分析出数据的准确采样时间。

可以通过以下几种方式来实现采样数据的同步处理：数字化变电站内统一使用外部时钟源，如同步卫星时钟、高精度电子钟等，通过可靠的外部时钟源来当做数据采集的同步源；电子式互感器和保护装置通过插值算法，进行数据同步处理；在各保护装置配置对应的合并单元，将其作为电子式互感器采样的同步源，以保证该保护装置内采样数据的同步性。

3.动态模拟测试方案

数字化变电站继电保护的可靠性、实时性、准确性是数字化继电保护的主要评判标准。在数字化变电站内，由于特有的组网方式、多种电子式互感器和大量网络相关设备的应用，对继电保护适应性提出了更高的要求，且其适应性能力不再仅仅由硬件设备而决定，网络和配置之间的协同工作能力也非常重要。因此，电子化变电站的网络系统的集中性能测试，显得至关重要。动态模拟测试数宇化变电站继电保护的内容，包括继电保护在网络环境下的应用水平，数字化变电站规划目标和整体功能的符合程度等等。具体的测试内容包括：模拟各种实际应用中的高发故障，测试数字化继电保护对故障的辨别处理能力；模拟特定的数字化变电站组网方式和系统，判断其稳定性水平；模拟电子式互感器及网络通信常见的异常，通过在此情况下的继电保护动作来评估数字化保护的应用性能。

4.结语

随着科学的进步和经济的发展，关于数字化变电站建设的理论研究及实践应用逐渐增多，过程层网络的组网结构、网络通信的安全可靠、电子式互感器数据的实时和同步，这些问题将会随着技术的发展逐渐被一一克服。因此对数字化变电站继电保护适应性进行研究，对于促进继电保护技术的发展，完善我国电力系统建设，具有重大的现实意义和应用价值。

[1]汪经华.数字化变电站继电保护适应性分析[J].大科技,2016（21）:241-241

[2]莫晓榕.数字化变电站继电保护适应性研究[J].中国科技博览,2015（16）:58-58

李小倩（1992-），女，四川西昌人，成都理工大学电气工程及电力系统自动化专业2013级学生。