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(hù)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(wú)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(shí)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(yàn)證均會(huì)影響到繼電保護(hù)的保護(hù)性。為了提高繼電保護(hù)的可靠性，應(yīng)對(duì)應(yīng)用數(shù)字化電氣信息采集的方法、注意事項(xiàng)有一個(gè)清晰正確的認(rèn)識(shí)。

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

與常規(guī)的繼電保護(hù)相比，數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)在工作模式、實(shí)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(hù)裝置是獨(dú)立的、高度集成的，而數(shù)字化的繼電保護(hù)裝置分解在。基于此，本文以數(shù)字化電氣信息采集系統(tǒng)為例來(lái)論述其在繼電保護(hù)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(lái)論述數(shù)字化電氣信息采集在繼電保護(hù)中的應(yīng)用，該系統(tǒng)由獨(dú)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(cè)電流的微分與Rogowski線圈的感應(yīng)信號(hào)正相關(guān)，原始信號(hào)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(shí)現(xiàn)。與模擬積分器相比，數(shù)字積分器的優(yōu)勢(shì)是穩(wěn)定性好、精度高，不過(guò)需要解決零點(diǎn)漂移、初值選取的問(wèn)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(hào)轉(zhuǎn)換間出現(xiàn)混疊，并確保輸入信號(hào)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(jì)抗混疊濾波電路和多增益放大電路。ADC量程設(shè)計(jì)應(yīng)確保測(cè)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(shí)互感器數(shù)據(jù)輸出不溢出，并確保保護(hù)用ECT的標(biāo)度因子為01CFH。采用雙回路設(shè)計(jì)采集單元。外界磁場(chǎng)會(huì)影響Rogowski空心線圈，干擾噪聲和環(huán)境溫度也會(huì)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(jì)更加的合理，能通過(guò)溫度補(bǔ)償來(lái)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(guò)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(hù)中的應(yīng)用

高壓側(cè)經(jīng)過(guò)編碼后的信號(hào)由光纖進(jìn)入低壓側(cè)合并單元需經(jīng)過(guò)絕緣柱，高壓側(cè)的多路信號(hào)被合并單元并行接收、檢驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)有效性的同時(shí)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(guò)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(hào)變換的影響，信息采集會(huì)有一定的延時(shí)，且延時(shí)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(huì)進(jìn)行相位補(bǔ)償。GPS秒脈沖信號(hào)、精確主時(shí)鐘均可產(chǎn)生同步信號(hào)，可采用雙路對(duì)時(shí)脈沖。重采樣的同步信號(hào)被合并單元接收后會(huì)同時(shí)分頻后提供同步信號(hào)，各個(gè)電子互感器接受到這些同步信后會(huì)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(duì)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(huì)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(hào)處理單元同樣可以組成電流電壓組合式互感器ECVT。在實(shí)際的應(yīng)用中，互感器的采集信號(hào)接入合并單元的組織形式不僅相同，可根據(jù)測(cè)控和保護(hù)配置需求進(jìn)行調(diào)整，既可同一臺(tái)互感器的多組采集單元信號(hào)接入多個(gè)合并單元，也可多臺(tái)互感器的采集信號(hào)接入同一個(gè)合并單元。

3　影響繼電保護(hù)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(huì)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(shí)際掛網(wǎng)運(yùn)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(qiáng)電磁場(chǎng)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(jì)計(jì)算機(jī)、通信、電力等各個(gè)領(lǐng)域，很難完成完備的可靠性驗(yàn)證和高度的知識(shí)融合，極大地增加了數(shù)字傳輸方式在設(shè)計(jì)之初出現(xiàn)缺陷的幾率，是后期繼電保護(hù)出現(xiàn)不正確動(dòng)作的主要原因。

3.3數(shù)據(jù)驗(yàn)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(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)畸變，而數(shù)據(jù)畸變不能通過(guò)校驗(yàn)碼消除，繼而導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置接收到異常的判別，降低了繼電保護(hù)的可靠性。

3.4配置冗余的因素

繼電保護(hù)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(hù)系統(tǒng)，但愈重復(fù)的保護(hù)系統(tǒng)會(huì)增加保護(hù)裝置誤動(dòng)作的幾率。所以說(shuō)，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(shí)落實(shí)防拒動(dòng)、防誤動(dòng)的具體要求，在配置冗余度時(shí)應(yīng)綜合應(yīng)用以下邏輯，比如“或”、“與”以及“三取二”。

結(jié)語(yǔ)

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(shí)時(shí)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(hù)的保護(hù)，加強(qiáng)數(shù)字化繼電保護(hù)的探討和研究對(duì)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(jì)劃、有步驟地引入數(shù)字化繼電保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：TM77

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