关于数字化变电站继电保护技术的分析与探讨

关于数字化变电站继电保护技术的分析与探讨

张兵

深圳市威彦达电力工程监理有限公司 广东 深圳518000

摘要：随着我国电力工业的不断发展，当今的智能变电站已成为电网建设的重要趋势，而在此背景下，继电保护技术也达到了自动化模式。随着信息技术与数字化变电站的融合，这对继电保护技术提出了更高的要求。宏观分析表明，当今我国智能技术不够发达，范围不够广，存在局限性。数字化变电站尚未得到全面推广和实施。它是传统变电站和智能变电站的混合系统，但两种继电保护方式也存在差别，因此加强数字化变电站继电保护技术的研究非常重要。

关键词：数字化变电站；继电保护；技术分析

引言

在电力系统的正常运行中，变电站起着非常重要的作用，在电路运行过程中，通过设备可以有效地捕捉和控制电压、电流的传输和电力的分配。电力系统有效联动，最终在电网中实现配电和输电的平稳运行。如今，在数字化变电站中，往往对特定设备进行继电保护，这有助于设备保护的正常运行。

一、数字化变电站存在的问题

尽管智能变电站消除了传统变电站的弊端和不足之处，但仍然存在某些问题。智能变电站对整个电网具有直接影响。在这方面，缺少隔离点，并且已替换了软件隔离。这在一定程度上威胁着供电网络的安全特性。只要一个通道的状态不良，整个电源就会损坏，对网络会有不良影响。电源系统中的安全性工作也不足。光学互感是智能变电站现代电源系统中的一种信息交换方法。它的组件可能会对安全造成危害，并且其稳定性也容易受到磁场的影响。在以此模式运行的电源系统中，技术人员无法手动输入和更新数据，一旦发生紧急情况，便无法有效解决。智能变电站使用电力变压器在一定程度上提高了供电效率，但控制柜的安装成本高昂，内部组件复杂，存在潜在的安全隐患，影响了供电系统网络的稳定使用。

二、数字化继电保护与传统继电保护间的区别

如果要设置继电保护升级的测试技术，就需要了解数字化继电保护与传统继电保护的区别。从技术上分析，两者的差距主要分为以下两点。

（一）设施硬件的差别

传统继电保护主要由输入输出切换接口、模拟量输入接口块、人机接口、通讯接口、数据处理块组成。但是，数字保护数据的来源是ECT/EVT传输的数字信号，与传统的保护方式相比，它们在接收和处理数据的方式上的不同，也体现了它们之间在结构上的不同。数字保护主要由光接口单元、CPU、交换单元、人机界面和通讯接口组成，比传统保护更准确。

（二）信号的传输方式

传统变电站依靠电缆传输将模拟信息传送到保护装置，保护装置将模拟信息转换为数字信号并进行处理，然后将数字数据通过网线传输到监控系统。在这种工作模式下，监控系统的控制和单个设备的测控保护也是使用模拟信号来实现的。根据IEC-61850，技术层面的转换器必须经过内部转换，将离散值转换为信号，然后通过光纤传输到合路器，再将每个变压器传输的数据相加，最后将其传输到总线和其他智能设备。数字保护系统的跳闸信号传输也由原来的电缆传输改为以太网光纤传输。

三、数字化变电站常用继电保护技术

（一）网络通信技术

该技术具有实时性和同步性的特点，主要包括VLAN和交换以太网两种技术，主要应用于二次变电站系统的网络层。基于该技术的保护装置的有效使用，要求对应的GOOSE命令报文和以太网交换机SV获取报文完全准确，数据能够同步传输到合适的位置，数据等待时间短，从而可对各种变电站设备进行智能保护。在应用网络通信技术时，人员需要建立同步时间同步系统，在数据传输过程中，使用时间戳标记数据的所有信息，使数据在有效区分的条件下实现同步传输。以往采用常规手段保护变电站时，以太网是一种随机性强的网络仲裁机制，各种电力数据的传输质量易受各种因素影响，具有很大的不稳定性。全双工和微网段传输时的稳定性大大提高，实时和非实时数据有足够的传输开销，信息响应速度大大提高。同时，在使用虚拟局域网时，可以基于交换技术将普通局域网划分为段，在网络的有效控制下，可以显着提高传输信息的传输速度和质量。

（二）光纤传输技术

基于该技术的数字化变电站继电保护必须使用光缆来完成保护工作，材料为光缆。光缆的应用可以将不同的设备有机地连接起来，工作人员可以对变电站的运行质量进行线路电路检查。基于光纤传输技术的保护更换可以有效避免外部电磁因素的干扰。与传统继电保护的特点相比，电缆干扰的风险显著降低，信号传输的能力和效果显著提高；一般来说，在变电站中使用常规电缆期间，如果涉及到严重的大气降水或电缆绝缘性能下降，则在直流系统中在地面铺设环形电缆的风险很高。因此，使用光缆作为环形光缆可以有效地解决这一问题。

（三）应用非常规互感器

目前数字化变电站使用的变压器是电子式电压、电流互感器，应用于变电站日常工作时，电压、电流可以进行数字化转换。如果直接安装在一次设备侧面，则可直接改造。因此，该装置具有非常理想的抗干扰能力和隔离效果。这种类型的变压器主要包括两种类型。一种是有源变压器，其电流控制基于法拉第电磁感应原理，而应力分配原理用于调整电压并确保输出电压信号为最小值。当使用有源变压器时，它需要安装在二次变电站设备旁边，能量转换器需要安装在它旁边，以转换电信号。第二种是无源变压器。电流和电压控制的原理分别是塞尼克效应原理和克尔磁光效应原理。无需在相应的变电站位置安装能量转换器，光信号可直接退出。因此，在非常规变压器的应用中，继电保护装置可以通过元件采用高质量的数据，便于工作人员准确掌握电流电压和电流值，这种变压器能有效地减少常规变压器铁心剩磁带来的不良影响，改善常规变压器造成的二次开路和二次短路问题，它允许处理器在安全的操作环境中高质量地运行，显著降低了若干操作风险问题，并显著降低了维护人员系统的难度。由于出现任何电流和电压问题，可以快速找到相关问题的发生点，以便及时有效地处理和解决。

结语

随着科学技术的发展，我国电气系统逐步向自动化方向发展。为确保电气系统的安全运作，对电气系统各类保护设备的需求逐渐增加，以及相关的防护设备检测系统。由于数字变电站的保护系统与传统的保护系统相比发生了显著的变化，防护装备的控制系统也需要根据装备的不断完善逐步调整完善，为保证继电保护试验能够给出有效准确的试验结果，对数字变电站进行维护和可靠运行。

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