李凱樂

（貴州電網(wǎng)公司安順供電局，貴州 安順 561000）

1 數(shù)字化變電站介紹

數(shù)字化變電站是指基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)建立全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)通信平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)一次設(shè)備智能化和二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，以全站為對(duì)象統(tǒng)一配置保護(hù)和自動(dòng)化功能的變電站。兩次提到特點(diǎn)有:一次設(shè)備智能化；二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化；測(cè)量系統(tǒng)數(shù)字化；信號(hào)傳輸均由計(jì)算機(jī)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)；二次接線大為減少；良好的互操作性；數(shù)據(jù)易于共享；自動(dòng)化水平高。

兩次提到特點(diǎn)有也是六個(gè)方面：一是變電站傳輸和處理的信息全數(shù)字化。二是過程層設(shè)備智能化。三是統(tǒng)一的信息模型：數(shù)據(jù)模型、功能模型。四是統(tǒng)一的通信協(xié)議：數(shù)據(jù)無縫交換。五是高質(zhì)量信息：可靠性、完整性、實(shí)時(shí)性。六是各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。

2 數(shù)字化變電站的意義

數(shù)字化變電站將會(huì)給我國(guó)變電站的運(yùn)行和管理帶來深遠(yuǎn)的影響，無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面，都具有重大的意義。

從技術(shù)方面來說，數(shù)字化變電站可以減少自動(dòng)化設(shè)備數(shù)量，簡(jiǎn)化二次接線，提高系統(tǒng)的可靠性，減少設(shè)備的檢修次數(shù)和檢修時(shí)間，提高設(shè)備的使用效率；方便設(shè)備的維護(hù)和更新，減少投運(yùn)時(shí)間，提高工作效率。此外，還極大地方便了變電站的擴(kuò)建及自動(dòng)化系統(tǒng)的擴(kuò)充。

從經(jīng)濟(jì)方面來說，可以減少占地面積，從而減少建設(shè)投資，減少變電站壽命周期內(nèi)的總體成本，包括初期建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)成本；實(shí)現(xiàn)信息在運(yùn)行系統(tǒng)和其它支持系統(tǒng)之間的共享，減少重復(fù)建設(shè)和投資等。

3 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)

3.1 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置

數(shù)字化繼電保護(hù)裝置原理是利用電子互感器采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在互感器內(nèi)通過光纖利用光數(shù)字信號(hào)將數(shù)據(jù)傳到低壓端，在MU(合并單元)處理后，得出符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字量輸出。數(shù)字化保護(hù)裝置由光接收、開入、中央處理、出口四個(gè)單元以及人機(jī)和通信接口等。

隨著繼電保護(hù)裝置的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)在快速、可靠、選擇和靈敏性上對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)提出了新的要求。

3.2 數(shù)字化變電站提高了繼電保護(hù)的運(yùn)行水平

經(jīng)過多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)微機(jī)保護(hù)在原理和技術(shù)上已相當(dāng)成熟，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。但是，仍然存在著一些問題：

（1）二次回路設(shè)計(jì)接線錯(cuò)誤，電纜長(zhǎng)，執(zhí)行反事故措施不到位，電纜老化后接地，造成保護(hù)誤動(dòng)；（2）定值項(xiàng)多，控制字和跳閘矩陣設(shè)置錯(cuò)誤；（3）變電站直流電源回路故障接地引發(fā)繼電保護(hù)誤跳閘；（4）由于有許多季節(jié)性負(fù)荷，備自投(備用電源自動(dòng)投入)、低頻低壓減載壓板等核查、切換工作量大，易出錯(cuò)；（5）CT特性惡化和特性不一致引起故障延遲切除和區(qū)外故障誤動(dòng)；（6）保護(hù)通道問題；（7）下雨引起瓦斯繼電器接線盒進(jìn)水，觸點(diǎn)接通；（8）一些配電系統(tǒng)無母線差動(dòng)保護(hù)、備自投等，上一級(jí)保護(hù)難起后備作用，造成事故擴(kuò)大，供電中斷等。

如果采用基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站技術(shù)，由于二次電纜少，在不增加硬件設(shè)備、不重復(fù)采集交流信息的前提下，將相應(yīng)功能分散到各間隔保護(hù)單元中，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化母線保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)化備自投和網(wǎng)絡(luò)化低頻低壓減載功能，可以基本消除以上限制繼電保護(hù)運(yùn)行水平繼續(xù)提高的瓶頸。同時(shí)，保護(hù)定值、控制字簡(jiǎn)化，保護(hù)壓板、按鈕和把手大大減少，也可以顯著減少運(yùn)行維護(hù)人員的“三誤”事故(誤碰、誤接線、誤整定引起的事故)。

而對(duì)于裝置缺陷，由于直接采用數(shù)字量，能真實(shí)反映系統(tǒng)一次電氣量信息，裝置可采用更先進(jìn)的原理算法，其集成度可以更高，抗干擾能力大大增強(qiáng)，再加上在線監(jiān)測(cè)、在線檢修自動(dòng)化，裝置運(yùn)行也將更加穩(wěn)定。

3.3 數(shù)字化變電站對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)

目前，繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化趨勢(shì)充分利用了先進(jìn)的半導(dǎo)體處理器技術(shù)：高速的運(yùn)算能力、完善的存貯能力和各種優(yōu)化算法，同時(shí)采用大規(guī)模集成電路和成熟的數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波和抗干擾等技術(shù)，因而系統(tǒng)響應(yīng)速度、可靠性方面均有顯著的提升。然而，數(shù)字化變電站的不斷發(fā)展，對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)：

更高的繼電保護(hù)性能。具體到電力繼電保護(hù)設(shè)備來說，包括：電力狀態(tài)參數(shù)的快速準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)很強(qiáng)的存儲(chǔ)力，能更好地實(shí)現(xiàn)故障分量保護(hù)；先進(jìn)、優(yōu)化的自動(dòng)控制、算法和技術(shù)，如自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測(cè)、模糊控制及人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，確保更高的運(yùn)行準(zhǔn)確率；在滿足當(dāng)前繼電保護(hù)功能和性能需求的條件下，以更低的整體系統(tǒng)成本(包括軟硬件成本和開發(fā)成本)實(shí)現(xiàn)。

更好的系統(tǒng)軟硬件的擴(kuò)展能力。產(chǎn)品方案的可擴(kuò)展性是當(dāng)前很多嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品方案選型的一個(gè)重要考慮點(diǎn)，對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)來說尤其如此。

更高的可靠性?？煽啃猿讼到y(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)化和調(diào)試外，體現(xiàn)在數(shù)字元件的特性不易受溫度變化(寬的工作溫度范圍)、電源波動(dòng)、使用年限的影響，不易受元件更換的影響；且自檢和巡檢能力強(qiáng)，可用軟件方法檢測(cè)主要元件、部件的工況以及功能軟件本身。

3.4 數(shù)字化變電站中新興繼保技術(shù)的應(yīng)用分析

3.4.1 智能化繼電保護(hù)測(cè)試儀。隨著推廣與應(yīng)用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，智能化變電站的投入運(yùn)行變得越來越普遍化，數(shù)字化測(cè)試設(shè)備在電力用戶和制造廠中的需求呈上升趨勢(shì)。DRT-802測(cè)試儀(許繼研制)支持GOOSE收發(fā)、IEC 61850-9-1/9-2、開入開出及輸出小信號(hào)模擬量，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化變電站對(duì)任意電壓等級(jí)的繼電保護(hù)裝置測(cè)試。

3.4.2 全數(shù)字化變電站的動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)。具有數(shù)字化、信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特點(diǎn)的數(shù)字化變電站，是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要部分。國(guó)內(nèi)目前不同模式的數(shù)字化變電站，因無法有效檢測(cè)繼電保護(hù)二次設(shè)備的性能，全數(shù)字化變電站的設(shè)備檢查和監(jiān)測(cè)功能無法實(shí)現(xiàn)。

全數(shù)字化變電站的動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，研究數(shù)字化變電站的通訊組網(wǎng)途徑與電子互感器的工作原理，開發(fā)出了全數(shù)字化變電站的動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)硬件，實(shí)現(xiàn)故障錄波器與仿真系統(tǒng)軟件開發(fā)人性化界面操作，檢測(cè)了線路、變壓器及母線保護(hù)的性能技術(shù)。仿真模擬全數(shù)字化變電站的操作演習(xí)、運(yùn)行方式及事故狀態(tài)得以實(shí)現(xiàn)，為繼電保護(hù)設(shè)備、自動(dòng)綜合測(cè)控系統(tǒng)、故障錄波設(shè)備、智能儀表等二次設(shè)備輸出了仿真模擬的信號(hào)源；實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)閉環(huán)測(cè)試，對(duì)提高電網(wǎng)穩(wěn)定安全的運(yùn)行，降低電網(wǎng)事故具有重大意義。

結(jié)語

數(shù)字化變電站快速建設(shè)對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)提出了更高的要求，這給繼電保護(hù)的工作帶來新的挑戰(zhàn)。因此，建立一支強(qiáng)有力的繼電保護(hù)隊(duì)伍，提高保護(hù)人員技術(shù)水平和工作技能，結(jié)合轄區(qū)供用電實(shí)際情況，不斷創(chuàng)新繼保技術(shù)，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定是我們的責(zé)任。

[1]高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005-05-30.

[2]蔣寶中，馬峰，蔣寧進(jìn).高低壓柜繼電保護(hù)[J].綜合自動(dòng)化裝置，2011-03-09.