数字化变电站继电保护配置及其现场调试研究

黄楠

【摘 要】我国电力能源的使用引起了社会的广泛关注，在数字化的变电站中其继电保护装置的出现大大提升了电力系统工作的安全性以及供电工作的稳定性，数字化变电站则使各项功能在原有基础上进一步提升。通过对数字化变电站继电保护配置作为切入点，简述集中配置、分散配置等方式，讲述了变电站中继电保护配置与现场调试的具体分析，为我国以后的电力系统发展奠定坚实的基础。

【關键字】数字化变电站；继电保护配置；现场调试

一、引言

信息化技术影响范围的拓展，使得智能变电站技术逐渐产生。与传统技术相比，智能变电站有效提高了电力系统的管理效率、提高了系统的安全性。继电保护系统，为变电站的重要组成部分。随变电站智能性的提升，继电保护的主变及线路保护配置方式，以及继电保护的数据传输等过程，均发生了变革，一定程度上提高了继电保护的可靠性。

二、数字化智能变电站继电保护及自动化系统的概述

（一）数字变电站

数字变电站具备传感器数字化，一次设备智能化，二次设备网络化，通信标准协调化，传输光纤化等主要特点。依据变电站实现功能的差异，可将数字变电站划分为三层，分别包括过程层、间隔层以及站控层。其中，过程层设备可发挥自检测、自描述功能。经由过程层网络向间隔层设备传输一次设备信息数据，获取间隔层设备的控制指令。现阶段，选取常规开关结合智能操作箱的过渡方案，同样为过程层，由于其是过程层不可或缺的一项控制设备，因而应当明确基本过程层设备的组成成分，即包括有电子式电压互感器、智能变压器、电流互感器等一次设备。间隔层设备则主要包括测量表计、保护以及测控设备等。而对于站控层而言，其扮演的是管理系统的角色，主要组成成分包括管理机、远动工作站以及监控系统等，其可作用于对变电站各项信息数据进行监控、记录，为达成监控中心远端控制提供各式各样的转化信息数据。综上，数字变电站是对一次设备、二次设备开展全面整合，在IEC61850标准的支撑下，秉承分布分层结构体系，抽象通信服务接口及特殊通信服务映射技术，进一步切实达成数字信息传输及可靠指令执行，积极促进电网事业的有序健康发展

（二）数字变电站优势

相较于综合自动化变电站，数字变电站拥有下述几方面优势：第一，电子式互感器，综合自动化变电站互感器通常选取以电磁原理为前提的传统互感器，而数字变电站则选取电子式互感器。传统互感器存在绝缘复杂、体积庞大、容易谐振、容易饱和等不足，而电子式互感器则可弥补上述不足，切实满足数字变电站的需求。第二，信息共享，在设备信息采集方面，数字变电站与综合自动化变电站相似，均需采集一次设备信息，不过前者实现了信息模型、通信标准的协调统一，最终与公用通信网络进行连接，变电站每一子系统都通过公用通信网络对一次设备信息进行接收，并经由该公用网络对相关控制指令进行传输。第三，可靠性高，数字变电站信号传输介质以光纤为主，相较于常规的控制电缆，光纤具备良好的抗干扰能力，可显著提升保护系统的可靠性，并且还有助于防止二次回路两点接地现象的引发。再加上依托公用网络平台，可进一步缩减二次接线工作量，极大水平提升接线准确率

三、数字化变电站继电保护配置

（一）变压器保护设置

一直以来，在使用电力的时候，电力的输入和输出情况都是有一定的限定标准。在使用的过程中不能超过这个标准，以免影响正常的配电。但是在实际的工作中，要想更好的进行控制电压，就需要采用合理的方式进行保护配电。在实际用电过程中要尽量的采用变压器保护设置进行配电，利用这些装置对于电流的使用进行后备保护。在这种情况下就直接可以保护自动化系统的配电功能。

（二）集中配置

数字化变电站是以智能设备为基础构建的变电站，其突出特点是能够实现站内智能电气设备间的信息共享，只要设备满足通信连接的要求即可。换言之，数字化变电站继电保护不必像传统变电站一样分布在各处，可以利用智能系统实现集中配置。如某发电厂内建有大型升压变电站，负责将电压升高、输入配电网中，为保证工作的有效性，应用继电保护装置进行保护，此前的保护装置配置于变电站与电力网络连接的各个位置，管理难度大，进行数字化改造后，所有装备纳入智能系统中，可以通过数字化设备集中管理、控制，工作更加高效。

（三）分散配置

分散配置是指不改变原有的继电保护装置分布情况，只对其进行智能化改造。该方式适用于降压变电站。如部分地区变电站工作情况复杂，需要向不同方向输送电能，且不同方向所需电压有所差别，如果依然采用集中配置的方式，不便于精细化管理。变电站可针对不同方向的电压需求分别选取继电保护装置，并设定默认程序，如110kV、38kV线路常规工作下的电压、电流情况等，作为保护的标准，通过分散配置的方式满足不同区域的管理要求。此外，数字化变电站还可以根据实际工作需要更改继电保护配置方式，选取双重配置等方式加强保护效果。

（四）变电站层继电保护

继电保护在变电站有序运行中可起到尤为关键的作用，同样是确保电网正常运行的一项重要因素。数字化继电保护是经由电子互感器、断路器、智能化单元等来达成的，其中以光纤作为设备连接及信息传输的主要介质，退了信息数据的网络化传输。

四、数字化变电站继电保护现场调试方法

数字化变电站继电保护现场调试的方法，一般包括机械调试和数字化调试两种。机械调试也被称为设备调试，是对传统调试的一种延伸和强化，通过测试仪进行，了解信号传输情况，对其进行数字转化和分析。如某变电站常规工作的电压标准应为100kV，在调试中，发现其电压值为99.8kV，继电保护装置未发出警报，表明系统存在问题，可分析原因，进行调试，直到系统可能在异常条件下发出警报，表明调试效果良好。该方式原理简单、方法成熟，目前的应用也十分广泛，不足之处是变电站内部存在磁场，很可能影响信号的强度、带来噪音，因此所获结果的误差也较大，需要进行多次测试、调试才能获取可信结果。数字化调试是对传统方式的进一步优化，其调试原理是标准化的工作模型。在数字化变电站中，大部分工作可以在智能系统支持下自主进行，这意味着继电保护工作同样流程化进行，在常规模式下其工作对象——电能的电流、电压等参数也必然是固定的。人员可以收集相关数据，建立一个标准的工作模型，输入智能系统中，调试工作以模型为中心开展，对继电保护系统当前工作的各个参数进行收集，对比其与标准模式之间的差值，如果差值在标准范围外、系统无动作，可知继电保护无效，应给予调整优化。数字化调试的误差小、也可以避免噪音干扰，是目前较为可靠的现场调试方法。

五、结语

综上所述，智能变电站技术的应用及普及，使得继电保护的信息传输效率显著提升，且降低了调试及维护的难度。为进一步提高变电站运行的可靠性及稳定性，电力领域可考虑采用智能变电站，全面替代传统变电站。将以太网、智能化元件，应用到变电站之中。在此基础上，根据自身需求，对继电保护装置进行优化设计。以增强系统性能、延长变电站各设备的使用寿命。

【参考文献】

[1]刘琨，黄明辉，李一泉.基于状态信息关联关系的智能变电站继电保护在线监测方法[J].现代电力，2017（06）.

[2]凌光，储祥国，张秀锋.基于系统测试观点的智能变电站与传统变电站继电保护比较研究[J].浙江电力，2016（07）.

[3]笃峻，叶翔，葛立青.智能变电站继电保护在线运维系统关键技术的研究及实现[J].电力自动化设备，2016（07）.