張軍艷 李麗娟（河南中孚電力有限公司，河南 鞏義 451200）

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數(shù)字化電氣信息采集在繼電保護中的應(yīng)用

張軍艷 李麗娟
（河南中孚電力有限公司，河南 鞏義 451200）

摘 要：無論是電網(wǎng)的智能化、信息化發(fā)展，還是變電站的數(shù)字化發(fā)展，均需要高效的數(shù)字化電氣信息采集。在實際應(yīng)用中，數(shù)字傳輸、采樣頻率、互感器結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)配置以及數(shù)據(jù)驗證均會影響到繼電保護的保護性。為了提高繼電保護的可靠性，應(yīng)對應(yīng)用數(shù)字化電氣信息采集的方法、注意事項有一個清晰正確的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化電氣信息采集；繼電保護；應(yīng)用研究

與常規(guī)的繼電保護相比，數(shù)字化變電站的繼電保護系統(tǒng)在工作模式、實現(xiàn)方式以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上均有較大的不同。常規(guī)的繼電保護裝置是獨立的、高度集成的，而數(shù)字化的繼電保護裝置分解在?；诖耍疚囊詳?shù)字化電氣信息采集系統(tǒng)為例來論述其在繼電保護中的應(yīng)用。

1　數(shù)字化電氣信息采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析

本文以采用Rogowski線圈電流互感器的電氣信息采集系統(tǒng)（圖1）為例來論述數(shù)字化電氣信息采集在繼電保護中的應(yīng)用，該系統(tǒng)由獨立式有源電子互感器構(gòu)成，并采用以太網(wǎng)接口輸出數(shù)據(jù)。被測電流的微分與Rogowski線圈的感應(yīng)信號正相關(guān)，原始信號恢復(fù)采用數(shù)字積分器和模擬積分器在積分環(huán)節(jié)實現(xiàn)。與模擬積分器相比，數(shù)字積分器的優(yōu)勢是穩(wěn)定性好、精度高，不過需要解決零點漂移、初值選取的問題。

圖1　電氣信息采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

為了避免離散和連續(xù)信號轉(zhuǎn)換間出現(xiàn)混疊，并確保輸入信號的在較寬范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)換精度，應(yīng)在ADC前置電路設(shè)計抗混疊濾波電路和多增益放大電路。ADC量程設(shè)計應(yīng)確保測量電流在100%偏移（25倍額定一次電流）或0%偏移（50倍額定一次電流）時互感器數(shù)據(jù)輸出不溢出，并確保保護用ECT的標(biāo)度因子為01CFH。采用雙回路設(shè)計采集單元。外界磁場會影響Rogowski空心線圈，干擾噪聲和環(huán)境溫度也會影響高壓側(cè)一次轉(zhuǎn)換電路，應(yīng)用電磁屏蔽后系統(tǒng)設(shè)計更加的合理，能通過溫度補償來提高互感器精度。激光供電向高壓側(cè)工作提供電源支撐，激光電源位于集控室，激光是高能激光，采集單元通過光纖收集光電，并轉(zhuǎn)化為直流電源。此外一次電能也可經(jīng)由取能線圈采集，并在濾波整流后提供直流電源。

2　數(shù)字化電氣信息采集在繼電保護中的應(yīng)用

高壓側(cè)經(jīng)過編碼后的信號由光纖進(jìn)入低壓側(cè)合并單元需經(jīng)過絕緣柱，高壓側(cè)的多路信號被合并單元并行接收、檢驗，確保數(shù)據(jù)有效性的同時還提高了接收效率。如果接入合并單元的各電子互感器不符合變電站數(shù)據(jù)輸出要求或采樣頻率不一致，可通過重采調(diào)整采樣頻率。受電子式互感器的數(shù)據(jù)傳送和信號變換的影響，信息采集會有一定的延時，且延時不盡相同，繼而造成各采集單元間的相位差。為了消除各單元電流和電壓之間、電流之間的相位差會進(jìn)行相位補償。GPS秒脈沖信號、精確主時鐘均可產(chǎn)生同步信號，可采用雙路對時脈沖。重采樣的同步信號被合并單元接收后會同時分頻后提供同步信號，各個電子互感器接受到這些同步信后會進(jìn)行相應(yīng)的采樣操作，繼而完成數(shù)字化電氣信息的采集。

根據(jù)IEC61850-9-2LE格式對采樣值進(jìn)行編碼，并傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)上。為了提高供電的可靠性，低壓側(cè)通常會采用雙電源。與有源電子式電流互感器類似，阻容分壓型有源電子式電壓互感器的信號處理單元同樣可以組成電流電壓組合式互感器ECVT。在實際的應(yīng)用中，互感器的采集信號接入合并單元的組織形式不僅相同，可根據(jù)測控和保護配置需求進(jìn)行調(diào)整，既可同一臺互感器的多組采集單元信號接入多個合并單元，也可多臺互感器的采集信號接入同一個合并單元。

3　影響繼電保護可靠性的因素

3.1電子式互感器的因素

數(shù)字化電氣信息采集系統(tǒng)會應(yīng)用到大量的電子式互感器，而受環(huán)境、工藝水平、材料的影響，在實際掛網(wǎng)運行中有較高的故障率。比如高壓側(cè)電子電路和供電電源及空心線圈的抗電磁干擾能力較低，不適用強電磁場環(huán)境中。

3.2數(shù)字傳輸方式的因素

數(shù)字化電氣信息采集的應(yīng)用設(shè)計計算機、通信、電力等各個領(lǐng)域，很難完成完備的可靠性驗證和高度的知識融合，極大地增加了數(shù)字傳輸方式在設(shè)計之初出現(xiàn)缺陷的幾率，是后期繼電保護出現(xiàn)不正確動作的主要原因。

3.3數(shù)據(jù)驗證模式的因素

受到外界干擾因素影響后，互感器電子器件會發(fā)生數(shù)據(jù)畸變，而數(shù)據(jù)畸變不能通過校驗碼消除，繼而導(dǎo)致繼電保護裝置接收到異常的判別，降低了繼電保護的可靠性。

3.4配置冗余的因素

繼電保護的安全性、可依賴性很難兼顧。例如想要提升可依賴性，需要重復(fù)配置愈保護系統(tǒng)，但愈重復(fù)的保護系統(tǒng)會增加保護裝置誤動作的幾率。所以說，各環(huán)節(jié)配置冗余程度的選擇較為重要，應(yīng)從系統(tǒng)整體角度分析，認(rèn)識落實防拒動、防誤動的具體要求，在配置冗余度時應(yīng)綜合應(yīng)用以下邏輯，比如“或”、“與”以及“三取二”。

結(jié)語

由于數(shù)據(jù)方式、合并單元、電子式互感器具有較高的安全性、穩(wěn)定性、實時性、可靠性，數(shù)字化電氣信息采集的應(yīng)用能極大提升繼電保護的保護，加強數(shù)字化繼電保護的探討和研究對變電站、電網(wǎng)的智能化、數(shù)字化發(fā)展具有重要意義，應(yīng)有計劃、有步驟地引入數(shù)字化繼電保護。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號：TM77

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A