（内蒙古电力（集体）有限公司薛家湾供电局，内蒙古 准格尔旗 017000）
摘要：相较于常规变电站,数字化变电站具有一次设备智能化、二次设备网络化和管理系统自动化的特点,代表了未来变电站的发展方向。本文在对继电保护技术发展趋势进行分析的基础上,讨论了继电保护技术在数字化变电站中的应用,以及数字化变电站继电保护的方案,以期为促进数字化变电站继电保护技术的发展提供一些有益的参考。
关键词：数字化变电站；继电保护；实时性；可靠性
经济和社会的快速发展,使得电力系统运行的复杂性日益增加,当发生故障或者是异常状况时,继电保护能够在最小的范围和最短的时间内,将故障设备从电力系统中进行自动切除,或者是向运行值班人员发出警报,让值班人员对异常工况进行消除,从而确保设备的完整性和邻近地区的供电安全。目前我国的数字化变电站正处于不断发展和完善中,其数字化保护装置与传统保护装置有着较大的区别,因此数字化变电站继电保护的应用是一个值得深入研究和思考的课题。
一、继电保护技术的发展趋势
随着科学技术的不断发展和广泛应用,很多不同机型和不同原理的微机保护装置陆续投入到电网的使用中,而且算法和软件方面也得到了很大的改进。继电保护技术在朝着以下方向发展:
1.继电保护技术在朝着计算机化方向发展。电网系统的日益扩大以及系统结构的日益复杂,对继电保护技术提出了更高的要求,除了要求继电保护装置能够及时准确的解除故障,还要求继电保护装置拥有大容量的数据存储空间,能够对收集而来的数据及时地进行分析处理,同时还需要拥有较强的信息沟通能力,能与其他装置间进行数据的交流和共享,因此继电保护技术在朝着计算机化方向发展。
2.继电保护技术在朝着智能化方向发展。随着科学技术的发展,诸如神经网络、遗传算法等的人工智能技术在各个领域都得到了广泛的研究和应用,电网系统也不例外,继电保护技术也正在朝着智能化的方向发展。
3.继电保护技术在朝着网络化方向发展。网络拥有强大的数据传输和共享功能,它的出现和应用系统彻底改变了人们的生活和工作方式。随着电网系统的日益扩大,要想使电网系统拥有系统保护的能力,就必须要借助网络的力量,将电网系统中各个设备间的保护装置联系起来,使得电网系统的系统保护能够实现网络化。从这个方面来说,继电保护技术正在朝着网络化方向发展。
4.继电保护技术在朝着采集、控制、保护和数据传输一体化的方向发展。将计算机技术和网络应用到电网系统后,作为整个系统的一个智能终端,一台继电保护装置实际上已经成为一台具备多个功能的计算机。一台继电保护装置能够从网络中采集电网系统运行的各种数据,同时也将自身采集到的数据传输到网络中。因此,继电保护技术正在朝着采集、控制、保护和数据传输一体化的方向发展。
二、继电保护技术在数字化变电站中的应用
1.动态仿真系统在数字化变电站中的应用
数字化变电站的建设,要求其自身具有一定的信息化、数字化、自动化和人性化的特征,然而目前我国所投入运行的数字化变电站中,其继电保护技术中的二次设备并没有配备完善的检测和检查方法,这非常不利于数字化变电站的长远发展。将动态仿真技术应用于数字化变电站,能够对故障的发生、操作演练和数字化变电站的运行有一个仿真模拟的前提,从而能够对继电保护技术中的二次设备(如故障录波装置、智能仪表和继电保护设备等)发送模拟信号,从而实现对变压器、母线和线路的监测和保护。与此同时,将动态仿真技术应用于数字化变电站,还能够对二次设备的性能及系统的整体性能进行客观的评估。
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2.智能型开关单元和非传统互感器技术在数字化变电站中的应用
传统继电保护装置中的PT和CT已经被数字化继电保护装置中功率小、效果好的互感器所取代,其能够将高电压或者是大电流转化为数字形式的信息,并且通过以太网将数字信息进行处理和传递。智能型开关单元和非传统互感器技术在数字化变电站中的应用,一定程度上提高了其运行的可靠性和安全性。
三、数字化变电站继电保护的方案
1.数字化的母线保护
作为电力系统的重要组成部分,母线一旦发生故障将给电力系统的稳定运行造成巨大的影响。分布式母线保护由中央处理单元、间隔处理单元、中央处理单元和各间隔处理单元的数据交换网络构成,其信息来源于一组间隔处理单元。相较于传统集中式母线保护,分布式母线保护的分散处理能力较强且不易受到干扰,但是其对数据通信量的要求大且对数据的实时性要求较高,因此不太适合应用于传统的变电站,但数字化变电站自身先进的技术则为解决上述难题提供了条件。
2.数字化的变压器保护
要确保变压器差动保护正确工作,需要正确认识以下两个问题:(1)励磁涌流和故障电流造成差动保护误动。励磁涌流中含有大量的非周期分量,这会造成差动保护的误动,而利用电子式电流互感器的高频分量和高保真传变直流,可以对故障电流和励磁涌流进行正确区分,从而防止变压器差动保护的误动作;(2)外部短路时暂态不平衡电流造成差动保护误动。采用电子式电流互感器,可以确保变压器各侧互感器的二次暂态电流保持高度一致,将外部短路时的灵敏度提高,从而确保变压器不会产生差动保护误动。
3.数字化的输电线路保护
数字化变电站的纵差保护,其数据来源于无饱和的电子式电流互感器,可以从根本上解决传统电流器的饱和问题,从而预防输电线分相瞬时值纵差保护误动的产生。对于数字化的距离保护,其数据同样来源于无饱和的电子式电流互感器,由于不存在铁芯磁保护问题,因此可以提升保护的选相元件、起动元件和距离阻抗元件的性能,大大提高保护动作的准确性。
4.数字化变电站继电保护与电子式互感器的采样同步问题
传统变电站电气测量采用的是电磁式互感器．这种通过模数转换进行数据处理的数据延时相对较小．而数字化变电站运用电子式互感器和相关网络设备．会造成数据传输过程的延时．而且，电子式互感器和网络设备不同，数据传输的时序也不同．会造成采样不同步的情况发生。所以，数字化变电站继电保护过程和电子式互感器采样过程的同步问题显得尤为重要。而选择较为精准的采样时刻是降低传输延时和时钟同步差异的影响．实现数字化变电站数据同步的核心。对于电子式互感器和继电保护装置的采样同步问题．可以采取单元插值计算的合并、外部时钟源的统一配置、电子式互感器数据收集将继电保护装置作为同步源等解决方式。
5.电子式互感器的数据异常处理措施。
在电子式互感器进行数据传输的过程中，硬件故障或外界干扰等会造成一定程度的数据传输异常，应根据数据传输异常的具体情况．摸清数据的真实性和有效性．以避免继电保护误动作出现。
数字化变电站是未来变电站发展的方向,其实现还依赖于很多技术问题的解决,同样应用于数字化变电站的继电保护技术也是需要不断完善和发展的,它的研究和应用是一个不断推进的过程。
参考文献
[1]韩小涛,李伟,尹项根.应用电子式电流互感器的变压器差动保护研究[J].中国电机工程学报,2007(4)．
[2]孙登月.提高继电保护运行的可靠性[J].科技信息,2010,02(23)．
[3]王倩,华勇.数字化变电站时代关于继电保护工作的思考[J]制造业自动化,2011,33(15)．
论文作者:贺兵
论文发表刊物:《知识-力量》2018年4月下
论文发表时间:2018/5/28
标签：变电站论文; 继电保护论文; 互感器论文; 技术论文; 保护装置论文; 系统论文; 数据传输论文; 《知识-力量》2018年4月下论文;