王斌

【摘 要】電力與人們的生活息息相關(guān)，供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性對(duì)人們的工作生活有著重要的影響。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)逐漸在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用，數(shù)字化變電站也逐漸得到了推廣，變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這一問(wèn)題的分析，積極尋求解決方案予以解決，以保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。文章就數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性進(jìn)行了研究分析。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化；變電站；繼電保護(hù)；適應(yīng)性

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人們的用電需求日益上升，并對(duì)供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。為滿足人們需求，我國(guó)加強(qiáng)了對(duì)數(shù)字化變電站的建設(shè)，并開(kāi)始廣泛運(yùn)用繼電保護(hù)裝置，現(xiàn)階段繼電保護(hù)系統(tǒng)中還存在著一些問(wèn)題，無(wú)法充分滿足其適應(yīng)性要求，因此，需要相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)適應(yīng)性問(wèn)題的研究，以促進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)。

一、數(shù)字化變電站相關(guān)概述

數(shù)字化變電站就是將變電站處理的模擬信息量轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息量。并能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享，將一次設(shè)備和二次設(shè)備建立在統(tǒng)一的通信基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集的數(shù)字化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的緊湊化等。數(shù)字化變電站不僅具有傳統(tǒng)變電站無(wú)法相比的自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，更具備了安全性高、經(jīng)濟(jì)效益好、測(cè)量精準(zhǔn)度高等特點(diǎn)，是我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容。

二、數(shù)字化繼電保護(hù)裝置特點(diǎn)

與傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置相比，數(shù)字化繼電保護(hù)裝置的微處理器功能更為豐富，主要由數(shù)字電路構(gòu)成，其中具備多個(gè)可選擇接口。對(duì)數(shù)據(jù)信息的收集采用電子式互感器，而不是利用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)單元獲取模擬量。

同時(shí)，數(shù)字化機(jī)電保護(hù)裝置的電子式互感器能夠?qū)λ占畔⑦M(jìn)行處理，并利用內(nèi)部光纖向低壓端傳輸相關(guān)數(shù)字信號(hào)，利用合并單元轉(zhuǎn)化成正確格式的數(shù)據(jù)，有效減少了在模數(shù)轉(zhuǎn)換的工作。

三、數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性研究

（一）對(duì)電子互感器適應(yīng)性的研究

電子互感器類型不同，其原理也就不同。數(shù)字化變電站中的電子互感器按照功能不同，可以分成兩種類型，分別為無(wú)源式電子互感器和有源式電子互感器，按照原理不同，可以分成光學(xué)原理互感器和Rogowski 線圈原理互感器，同時(shí)，其型號(hào)等也有所不同，后期維修、量程等也存在一定的差異性。測(cè)量延時(shí)誤差對(duì)繼電保護(hù)裝置能夠產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此，在應(yīng)用前，應(yīng)首先對(duì)電子式互感器進(jìn)行測(cè)量，一旦出現(xiàn)延時(shí)差異，則需要保護(hù)裝置設(shè)置一定延時(shí)補(bǔ)償，彌補(bǔ)延時(shí)誤差，避免對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響。

電子式互感器中一旦出現(xiàn)量程差異，即測(cè)量值超出輸出量程上限或下限時(shí)，極易發(fā)生波形穿心畸形的情況。并且，在使用不同量程的電子式互感器時(shí)，對(duì)同一測(cè)量值的測(cè)量結(jié)果也有所不同，極有可能造成機(jī)電保護(hù)裝置誤動(dòng)作。因此，相關(guān)人員在選購(gòu)電子式互感器時(shí)，應(yīng)盡量保證所用設(shè)備為相同廠家、相同型號(hào)，以避免量程差異對(duì)繼電保護(hù)裝置造成的影響。

（二）過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)與電子式互感器動(dòng)作實(shí)時(shí)性的適應(yīng)性研究

過(guò)程層組網(wǎng)方式與傳統(tǒng)方式相比，更能延長(zhǎng)繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。而繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間越短、制動(dòng)面積會(huì)越小，穩(wěn)定性也會(huì)相對(duì)提高，這種情況在高壓電網(wǎng)中尤為明顯。過(guò)程層組網(wǎng)方式繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間延長(zhǎng)的主要原因就是網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、保護(hù)裝置采樣延時(shí)、電子互感器處理延時(shí)等。因此，相關(guān)人員應(yīng)通過(guò)加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)算法的完善、提升數(shù)據(jù)處理效率、優(yōu)化過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等手段，盡量減少繼電保護(hù)工作時(shí)間，提升穩(wěn)定性。

（三）數(shù)字化繼電保護(hù)與電子式互感器采樣同步問(wèn)題研究

數(shù)據(jù)采樣傳輸延時(shí)增大受電子式互感器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備影響。對(duì)不同類型、品牌電子式互感器的運(yùn)用也對(duì)數(shù)據(jù)傳輸差異性的形成產(chǎn)生影響，甚至?xí)斐刹蓸友訒r(shí)等情況，因此，需要對(duì)數(shù)字變電站所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理，以消除傳輸延時(shí)等造成的影響，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集時(shí)間的準(zhǔn)確辨別和數(shù)字化變電站過(guò)程層、間隔層數(shù)據(jù)的同步。

在進(jìn)行同步處理時(shí)，可以利用合并單元差值計(jì)算的方法，進(jìn)行保護(hù)裝置和電子式互感器所采集數(shù)據(jù)的同步處理。或是利用站內(nèi)統(tǒng)一時(shí)鐘法，對(duì)外部時(shí)鐘源進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置，如GPS、伽利略衛(wèi)星等同步衛(wèi)星時(shí)鐘信號(hào)，并利用銣鐘等高精度電子鐘提升外部時(shí)鐘源的可靠性，使其能夠作為電子式互感器采樣數(shù)據(jù)處理的同步源。

四、數(shù)字化變電站繼電保護(hù)動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試方案

隨著電子式互感器及過(guò)程層組網(wǎng)方式的應(yīng)用，變電站二次系統(tǒng)的高效、合理、可靠性已不僅僅由單裝置的性能決定，二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及各裝置間的配合工作能力同樣至關(guān)重要，因此數(shù)字化變電站工程中繼電保護(hù)裝置的安全可靠性檢測(cè)已從傳統(tǒng)保護(hù)裝置的單裝置檢測(cè)方式轉(zhuǎn)變成全站二次系統(tǒng)集中性能測(cè)試，檢測(cè)方法也必須針對(duì)電子式互感器及網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)增加更有針對(duì)性的測(cè)試項(xiàng)目，以保證數(shù)字化保護(hù)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的可靠運(yùn)行，數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的測(cè)試應(yīng)是系統(tǒng)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試。數(shù)字化保護(hù)動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試應(yīng)既可用于測(cè)試評(píng)估數(shù)字化保護(hù)在特定電網(wǎng)環(huán)境中的應(yīng)用性能，也可用于考核數(shù)字化保護(hù)在數(shù)字化變電站系統(tǒng)中的整體功能及性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)及應(yīng)用要求，數(shù)字化保護(hù)測(cè)試方法至少應(yīng)涵蓋如下內(nèi)容：

1）根據(jù)具體要求模擬特定電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)字化變電站系統(tǒng)。

2）模擬典型數(shù)字化變電站系統(tǒng)及典型組網(wǎng)方式。

3）模擬各種電氣故障，測(cè)試數(shù)字化保護(hù)在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的性能。

4）模擬測(cè)試電子式互感器及通信網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的異常情況，測(cè)試數(shù)字化保護(hù)的運(yùn)行性能。

數(shù)字化保護(hù)測(cè)試的主要指標(biāo)同樣由保護(hù)動(dòng)作的可靠性、選擇性、靈敏性及快速性來(lái)反映，而變電站內(nèi)多間隔多類型的電子式互感器的同時(shí)應(yīng)用，也對(duì)保護(hù)的適應(yīng)性提出了新的要求。同時(shí)，數(shù)字化保護(hù)為適應(yīng)電子式互感器及過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的各種極端情況，保證保護(hù)裝置的可靠性，較之傳統(tǒng)保護(hù)增加了諸多閉鎖機(jī)制，因此，數(shù)字化保護(hù)測(cè)試要有針對(duì)性地測(cè)試相應(yīng)閉鎖機(jī)制的合理性，實(shí)現(xiàn)在能夠保證保護(hù)裝置可靠工作的前提下，盡量延長(zhǎng)保護(hù)的有效性工作時(shí)間。因此，數(shù)字化保護(hù)測(cè)試在保留傳統(tǒng)測(cè)試方法的基礎(chǔ)上，要增加針對(duì)電子式互感器及過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)異常情況適應(yīng)能力的測(cè)試手段：

1）過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)性能測(cè)試及交換機(jī)負(fù)載變化情況下保護(hù)性能測(cè)試。

2）站內(nèi)多間隔多原理電子互感器配合使用情況下保護(hù)性能測(cè)試。

3）站間線路電流差動(dòng)保護(hù)性能測(cè)試，包括采用不同的保護(hù)配置方式、時(shí)鐘同步方式等。

4）數(shù)字化保護(hù)裝置對(duì)采樣數(shù)據(jù)的同步性要求及同步異常情況下的處理機(jī)制的測(cè)試。

5）數(shù)字化保護(hù)裝置對(duì)自身及合并單元同步要求及異常情況下的處理機(jī)制的測(cè)試。

6）數(shù)字化保護(hù)裝置對(duì)采樣值中無(wú)效數(shù)據(jù)的處理機(jī)制測(cè)試。

7）數(shù)字化保護(hù)裝置所接收的采樣值數(shù)據(jù)出現(xiàn)畸變時(shí)的性能測(cè)試。

8）數(shù)字化保護(hù)裝置對(duì)所接收的采樣值數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟幀情況時(shí)處理機(jī)制的測(cè)試。

9）數(shù)字化保護(hù)裝置對(duì)所接收采樣值數(shù)據(jù)延時(shí)的要求及延時(shí)越限時(shí)的處理機(jī)制的測(cè)試。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著人們用電需求的增長(zhǎng)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)積極開(kāi)展數(shù)字化變電站建設(shè)工作，并廣泛運(yùn)用繼電保護(hù)裝置。而數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性也成為了人們關(guān)注的主要問(wèn)題，相關(guān)人員應(yīng)深入分析其中問(wèn)題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)有效解決這一問(wèn)題，使數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性、可靠性、安全性得以提升，實(shí)現(xiàn)我國(guó)配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)字化變電站經(jīng)濟(jì)效益最大化。

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