解析数字化变电站的继电保护措施

张鹏

摘要：本文从数字化变电站继电保护措施与传统变电站继保的差别，以及数字化下继电保护的新特点和要求入手，来解析数字化变电站的继电保护措施，力求能够为实践提供一定的理论上的支持。

关键词：IEC61850标准；数字化变电站；继电保护

引言

在IEC61850标准下，随着信息技术的发展和充分利用出现了数字化变电站。数字化变电站与以往相比有了较大的变化和发展，数字化变电站的继电保护具有自己新的特点，当然也对于继保手段和技术有了新的要求。

1.数字化变电站

数字化变电站是建立的基础是IEC61850规范，它是借助现代化的网络通信手段，整合已有资源，进行分层构建的现代化变电站。数字化变电站借助网络技术和数字通信技术，实现了通信和管理的数字化、现代化和自动化，将不同的接口和数据信息建立在同一个通用的平台上，极大地便利了信息交互。

在借助新型通信手段和网络技术的条件下，数字化变电站具有了一系列以往变电站不具备的新的特点和优势。数字化变电站改变了以往传统变电站的一次设备管理模式，建立起了分层的、自动化的运行管理系统，实现了变电站运行管理的安全和高效。

新型的数字化变电站具有一系列的优点，这些是以往任何时期的变电站所不具备的。在数字化变电站中，数字信息利用光纤进行传输，信息传递中没有衰减和弱化，且速率大大提高，因而其较高的性能是以往无法比拟的。

数字化下的远程管理和交互管理大大减少了工作量，使得工作中的安全问题得到了完美解决，避免了因工作疏忽等导致的安全事故，大大提高了安全性和可靠性。

数字化的最大优点就是信息共享，数字化变电站的这一特点，使得维护和管理成本大大降低，同时又有利于环境保护。无论是经济价值还是生态价值和社会效益都得到了大幅度提升，数字化变电站的经济性与以往相比得到了大大的提升。

数字化变电站也有一些新的要求和亟待解决的问题。数字化变电站对于硬件设施提出了新的要求，若不能及时与之配套衔接，势必带来一系列后果；由于信息传输方式的变化，势必导致时间上的变化，尤其在继电保护上几分之一甚至几十分之一秒的时间差都会带来严重的后果。

2.数字化变电站继保特点分析

与传统的变电站继电保护相比，数字化变电站的继电保护有了很大的变化。

2.1数字化保护的硬件特点

数字化变电站改变了以往传统的变电站微机保护主要依靠微处理器为基础的电路构成，采用了一系列全新的数据传输手段。数字保护主要包括光接收单元、数据处理单元、人机交互单元等。

数字化变电站的继电保护采用了GOOSE这一通用事件，为数据的无障碍传输提供了物质保障。完整的配套设施实现了继电保护的数字化、现代化和高效化。

2.2数字化保护装置的接口特点

与传统保护装置的模拟输入相比，数字化保护装置采用了结构小巧的光收发模块，将合并单元传来的光信号转换为电信号。这一全新的保护装置接口特点，避免了模拟数据转化中产生的误差，大大提高了数据传输的精度。在利用GOOSE和光收发模块后，使得连接方式更加灵活多样。实际操作中可以根据实际状况和现场的复杂程度选择不同的连接方式，既可以采用点对点的直接通信，也可以选择比较复杂的网络模式通讯。

2.3信号传输的特点

与传统变电站的模拟信号采集和传输相比，数字化变电站的信号传输有了较大的改变。传统继电保护中的信号传输完全采用的是利用电缆传送模拟信号的一次传输，在数据传输上效率低、误差大。

数字化变电站在继电保护中的信号传输有了较大的进步，传统的电缆传输被新型的光纤代替；用数字信号代替了模拟信号；用经过合并单元的二次信号传输代替了一次传输；用符合复杂情况和场景的网络传输代替了传统模式下的点对点的直接传输。从而大大提高了信号传输效率，避免了模拟信号传输中各环节产生的误差。

2.4测试系统的特点

测试系统是变电站继电保护中非常重要的一部分，测试系统必须符合不同的继电保护措施的特点方能为全局服务。

数字化变电站继电保护中GOOSE的运用，将不同的端口联系了起来，使得数字信号能够在不同的端口间得到自由转换，避免了“语言不通”的现象。因而，数字化下测试系统首先具有通用性的特点。

时间问题从来都是继电保护中必须考虑的问题，在光电传输中几分之一甚至几十分之一秒的延时都有可能导致不可估量的后果的产生。数字化变电站的继电保护测试系统需要及时处理仿真计算、数据打包、报文发送和解析等环节，因而数字化下测试系统还具有实时性的特点。

此外，作为数字化下的继电保护测试系统还具有同步性和测试规模的特点。也就是说，数字化继电保护的测试系统保证了信号传输的同步性，使得采样数据能够在一个点上获得，避免了相位和幅值产生的误差；同时多个外接数字保护装置，保证了足够的信号输入输出通道，实现了数据传输的高效化，提高了精确度。

2.5简化的特点

在借助光纤的数字化传输下二次接线被简化。也就是说，在数字化模式下那种传统的依靠互感器的二次交流回路问题被扔进了历史的垃圾箱。应用了智能开关，没有了直接的电联系，可以有效避免传统模式下的误接线误触碰等安全问题，简化了二次接线。同时GOOSE的运用，实现了信息数据在同一平台下的共享，使得继电保护的配置被大大简化。

3.数字化变电站继电保护中应注意的一些问题

3.1建立符合科学高效的数字化测试系统

为了进一步促进数字化变电站继电保护的发展，必须建立符合技术发展要求的测试系统。数字化下的测试系统的建立需要构建相关的硬件平台，建立基于高性能机群服务器的仿真平台，使得完整的二次系统网络能够构建，从而建立起一个模拟的数字化体系。

利用已经建立的硬件平台，建立起完整而可靠的测试模型，对装置的实时性、同步性、整体性等进行测试，获得第一手的完整而准确的测试结果。

3.2制定和完善系统保护配置方案

科學的方案是科学行动的先导，任何科学的行动都是在科学合理的方案的指导下进行的。变电站的继电保护是一个事关全局的大问题，必须坚持安全第一。因此，必须使每一套装置都可以单独完成全站的继电保护功能，并能够承担全部测控的功能职责。在主变压器的差动保护上制定两种以上基于不同原理的方案，使得两套方案能够互为备用，任何一套都可以单独投入或者退出，以起到最大限度的保护作用。

3.3克服标准不统一的问题

虽然当前各个生产继电保护设备的厂家都是遵循的IEC61850标准，然而由于对标准的理解把握上存在差异，其生产的设备的通用性比较差。作为厂家应当及时统一标准，作为变电站继保部门在选购设备时也应当尽量选购能通用的设备，避免出现设备间的不适用。

3.4及时攻克技术难关

对于作为继保技术后盾的科研部门，应当及时攻坚克难，攻克技术难关。例如当前数字化下的网络延时问题还是制约数字化继电保护的一个重要瓶颈；继电保护中急需一种通用的、特殊的检测仪器等，这些技术层面的问题必须及时予以解决。

4.结语

科技进步将变电站带进数字化阶段，基于数字化变电站与传统变电站的区别，继保上也应当有全新的改革方能适应这种发展。只有解决继电保护中一系列软件和硬件问题，并且建立科学的管理模式方能促进数字化变电站的快速健康发展。

参考文献：

[1]蔡兰明，朱玲玲，110kV数字化变电站继电保护配置方案[J]，通讯世界：下半月，2014（01）：71-73

[2]郭军慷，数字化变电站继电保护优化配置研究[J]，科技创新与应用，2014（11）：135

[3]匡华，孙志祥，数字化变电站继电保护新技术[J]，中国科技信息，2013（24）：187-189