浅析数字化变电站继电保护的适应性

浅析数字化变电站继电保护的适应性

杨顺富

关键词：数字化；变电站；继电保护；适应性探究

1前言

变电站在电力系统中担任着转变电压、控制电压、控制电流方向、接受和分配电能任务的电力枢纽装置角色，它是整个电力系统配电与输电的控制中心。目前我国的电力信息化技术仍处于起步阶段。现阶段，对各种信息化的变电站技术处于开发、创新、研究阶段，并且信息化变电站与传统变电站有着本质上的区别，为了维持变电站的正常运行，对继电保护的研究非常有必要。

2数字化变电站的具体内容

2.1数字化变电站的定义

数字化变电站是由电子式电子互感器、智能开关等构成的人力依赖性较小的新型变电站。数字化变电站是在传统变电站的基础上，实现了对信息的输入、输出、编译，处理由模拟信息的向数字信息的转变。相较于传统的变电站，数字化变电站的自动化程度更高，对信息处理的速度更快，极大地减少了信息的重复性录入。信息在转变为数据处理之后，可以利用数学建模等方式，使测量的精度更高、计算速度更快。

2.1数字化继电保护装置的特点

2.2.1数字化变电站继电保护装置相较于传统继电装置的区别

传统的变电站继电保护装置与数字化变电站继电保护装置的区别体现在多个方面。硬件方面与软件方面。传统的微机保护装置，其主要部件有数据采集单元、数据处理单元、通信接口等。通过数据采集单元采集模拟量U、工，汇总到总线后进行处理，可以经过开关量输入/输出回路来执行回路，以达到人机对话。传统的微机保护装置总线上接口较多，所有数据均由总线进行处理处理较慢，容易出现数据重复计算或者信息的遗漏。数字化保护装置与传统微机保护装置最大的区别就在于接口。数字化保护装置拥有主CtP处理器以及从CUP，主从CUP通过双端口RAM进行数据的交互，主CUP上有光接收单元、开入单元接口，从CPU上人机接口以及通信接口。光纤信号取代了传统的模拟量，开入量通过开入单元进入主CUP进行处理。通过主从处理器多接口分流处理，类似于双核处理，相较于传统的微机保护装置，其数据处理速度较快，数据累赘率减小。继电保护功能的方面，由于数字化变电站中的继电保护装置拥有多接口以及多处理器，形成了类似于网络化的结构，各种数据无需每次都经过总线进行处理，数据信息在经过CUP处理器处理计算后，装置直接将数据传输到相应的接口，从而形成了网络化的保护功能，提高了继电保护装置的运行效率。

继电保护装置功能方面，由于数字化变电站的继电保护装置只需考虑程序处理、通信、电源等方面，所以其间隔层的功能只要能保证以上功能正常实现即可维持整个变电站的逻辑以及数据处理，这需要设计一个通用的间隔装置，即可维持变电站的正常运行，相比于传统的变电站，这大大降低了数字化变电站继电保护装置的维护难度。

2.2.2数字化继电保护装置接口的实现

数字化继电保护装置接口的实现方式和传统继电保护装置接口的实现方式不同。在传统继电保护装置中最具代表性的是微机继电保护装置，现在很多电力系统中使用的仍是微机继电保护装置。在微机继电保护装置中有微处理器，所有的电路均为数字电路，其中的接口主要有两种类型：一种是模拟量输入接口；另一种是开关量输入输出接口。在数字化变电站技术出现以后，新型的变电站继电保护装置应运而生。数字化变电站继电保护装置接口和微机继电保护装置不同，其中主要包括通信接口和人机接口，信息的接收和处理均通过数字信号完成。传统的继电保护装置数据采集主要是通过模拟信息的录入实现的，处理模拟信息时，需要较多的A/D变换插件以及低通滤波插件，信息处理效率低。数字化变电装置通过光纤传播数据，减少了数据传输的时间，通过电子互感器将信息转换为数据信息，实现数据的传输。最后交由合并单元进行数据处理，转换所需要的信息。对比传统变电站，利用光纤传输转换为数据的信息，大大提高了传输效率，提高了变电装置的稳定性与安全性。

3数字化变电站继电保护的适应性分析

3.1与其他电子式互感器的配合使用

我们从前文可以知道，数字化变电站继电保护最重要的一项技术就是采取了不同电子式互感器，我们对电子式互感器进行详细分析可以发现，它的种类非常繁多，所以不同的电子式互感器的处理方式也并不相同，比如延迟处理和量程等都不太一样。我们下面进行详细分析：第一，不同电子式互感器的测量延时差异不同，我们在使用数字化变电中都会进行延迟，而在继电保护过程中会弥补延迟，这样相互配合可以达到减小误差的效果。第二，在量程中也存在较大差异，我们在使用继电保护装置时，一定要注意量程差异，它在数字化变电中发挥重要作用，否则会出现多种测量结果，从而引起较大数据误差，严重影响整个工作顺利进行。

3.2关于继电保护实时性分析

在电网实际运行过程中，继电保护动作应该是时间越短效果会越好，因为继电保护动作时间短，会使得整个工作的制动面积小，会让整个继电保护装置的稳定性得到大幅度提高。如果我们平常不注意，导致继电保护动作作用时间过长，需要我们及时对继电保护装置采样值等因素进行分析，看是否是它的值偏高或偏低造成的。所以为了缩短制动面积和继电保护动作时间，需要我们对与他相关技术进行研究，并吸收一些先进经验，来不断完善过程层网络的结构设计，这会提高整个数字化变电站继电保护装置的稳定性和适应性，从而对电力系统稳定运行奠定良好基础。

3.3当数据异常时如何处理

在变电站继电保护过程中会出现一定异常现象，其中以电子式互感器异常最为严重，因为电子式互感器在整个变电站继电数据传输中发挥重要作用。在前文中我们提到，电子式互感器的硬件是非常先进的，但是它却会受到外界因素影响，所以我们在实际运用中要减少外界因素影响。我们采取对数据传输进行有效性分析，并采取相应措施进行解决，如果是电子互感器出现数据畸变问题，我们需要对电子互感器的各个过程进行检测，并运用故障判别法进行辅佐，这样能够提高判断的准确性和快速性，从而保证整个电子互感器的数据传输稳定而准确，为电力系统的稳定运行奠定基础。

3.4同步问题

数字化变电站继电保护与传统继电保护另一大不同在于电气式互感器与电气测量的方法不同，这与信息技术发展是分不开的，数字化变电站继电保护可以利用网络设备与电子式互感器结合，但这会造成一个不同步问题，因为电子式传感器在进行数据传输时会出现延迟，这会导致数据传输时数据存在较大差异，造成采样不同步的问题。在解决不同步问题上我们可以采取保证数据时间来源一致，计算合并单元格差值等方式来解决，这样可以在有效解决数据采集不同步问题，减少电网在实际运行中出现的误差的问题。

4结束语

由于数字化的继电保护仍处于起步阶段，各项技术都尚未达到成熟阶段，建设过程中仍存在着问题尚待解决。因此在发展信息化变电站下的继电装置，需要不停开发探索新技术，弥补不足，完善系统。将思维从传统中跳脱出来，发散创新性思维，解决电子互感器的一些先天性不足，使信息化系统更加完善。

参考文献：

[1]钱玉春.基于IEC61850的数字化变电站工程实践[D].华北电力大学（河北），2010.

[2]周和.智能变电站的设计及其应用[D].华北电力大学（北京），2011.

[3]杨丽.基于IEC61850过程总线结构的数字化保护系统性能研究[D].山东大学，2010.

[4]贺小旺.智能电网信息流分析与保护可靠性研究[D].广东工业大学，2016.