李小倩

成都理工大學(xué)

數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性研究

李小倩

成都理工大學(xué)

隨著網(wǎng)絡(luò)通信科技的快速發(fā)展，不斷推動(dòng)著數(shù)變電站繼電保護(hù)技術(shù)的深入應(yīng)用，其中存在的問(wèn)題也隨著應(yīng)用加深日益凸顯。在數(shù)字化變電站中，采用電子式互感器與過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)化工程，具有安全性強(qiáng)、測(cè)量精度高、響應(yīng)范圍高等優(yōu)點(diǎn)，其成熟化的技術(shù)應(yīng)用能夠有效。本文以數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)適應(yīng)性為研究對(duì)象，結(jié)合已有理論成果和實(shí)踐應(yīng)用，分析了繼電保護(hù)對(duì)電子式互感器的適應(yīng)性，以為解決繼電保護(hù)長(zhǎng)期存在的技術(shù)難題，提供可供參考的意見(jiàn)和建議。

數(shù)字化變電站；繼電保護(hù)；過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)；適應(yīng)性技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)家智能電網(wǎng)建設(shè)大大背景下，數(shù)字化變電站得到了普及推廣，顯示出電網(wǎng)在新時(shí)期的自動(dòng)化運(yùn)行和管理水平，其應(yīng)用技術(shù)的完善變革在實(shí)踐中表現(xiàn)出積極作用和巨大價(jià)值。與傳統(tǒng)變電站裝置相比，數(shù)字化變電站中繼電保護(hù)裝置的微處理器主要由數(shù)字電路構(gòu)成，其中有大量接口可選擇，功能非常齊全。繼電保護(hù)裝置利用電子互感器對(duì)變電站中的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行處理，然后再通過(guò)內(nèi)部光前進(jìn)行信號(hào)傳送和輸出。因此電子式互感器對(duì)于繼電保護(hù)技術(shù)的快速發(fā)展具有重要的意義。

1.過(guò)程層組網(wǎng)方案

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的過(guò)程層組網(wǎng)絡(luò)在數(shù)字化變電站中應(yīng)用較多，這種結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)安全性能較高，但其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)對(duì)交換機(jī)的穩(wěn)定性提出了更高的要求。一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題，就會(huì)影響到部分甚至全網(wǎng)的正常運(yùn)行。這就涉及到雙網(wǎng)冗余配置的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)物理上完全獨(dú)立的雙網(wǎng)。雙網(wǎng)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)中均采用雙套的IED設(shè)備，來(lái)完成有效的保護(hù)、合并及智能操作，以提高星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)過(guò)程層通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。同時(shí)采用成熟的技術(shù)手段實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常狀況，以及時(shí)有效的對(duì)站內(nèi)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。

在數(shù)字化變電站過(guò)程層和間隔層中傳送的數(shù)據(jù)中，有很多都具有很強(qiáng)的實(shí)效性，比如變電站事件報(bào)文等，這些數(shù)據(jù)在出現(xiàn)系統(tǒng)故障或者無(wú)操作時(shí)，常常突然大量產(chǎn)生，造成網(wǎng)絡(luò)通道堵塞。因此，需要在過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)中對(duì)信息流進(jìn)行優(yōu)先級(jí)分類(lèi)，并加強(qiáng)虛擬局域網(wǎng)劃分、組播注冊(cè)協(xié)議等技術(shù)的應(yīng)用，以保證實(shí)效性高的信息能及時(shí)輸送到達(dá)，并提高網(wǎng)絡(luò)性能的穩(wěn)定性。

2.繼電保護(hù)適應(yīng)性分析

2.1 保護(hù)動(dòng)作的實(shí)時(shí)性

電子互感器的工作原理可以分為有源式和無(wú)源式，受生產(chǎn)廠家在制造工藝及技術(shù)運(yùn)用上的差異影響，不同的電子式互感器在處理延時(shí)等方面，具有很多差異。眾多研究證實(shí)，在相同環(huán)境下，電子式交互器的處理延時(shí)，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，以及采樣值造成的保護(hù)裝置延時(shí)，這些共同導(dǎo)致了數(shù)字化保護(hù)動(dòng)作出口延時(shí)增大，與傳統(tǒng)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間相比，保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間增加。

針對(duì)以上影響，可以通過(guò)一些技術(shù)方法來(lái)加以改善保護(hù)出口的動(dòng)作時(shí)間：提高對(duì)電子式互感器的技術(shù)要求，降低延時(shí)；對(duì)保護(hù)算法做優(yōu)化調(diào)整，提高數(shù)據(jù)處理效率；優(yōu)化系統(tǒng)組網(wǎng)方式，減少網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。

2.2 互感器數(shù)據(jù)異常的應(yīng)對(duì)

電子式互感器的可判故障和互感器硬件受干擾，都可能導(dǎo)致輸送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常。一般情況下，繼電保護(hù)是通過(guò)判別采數(shù)據(jù)的品質(zhì)位來(lái)判斷數(shù)據(jù)是否有效。但在互感器硬件受到干擾的情況下，此時(shí)采樣數(shù)據(jù)仍然有效，繼電保護(hù)無(wú)法通過(guò)正常方式進(jìn)行處理，就有可能造成誤動(dòng)作產(chǎn)生。因此，需要優(yōu)化保護(hù)裝置在電子式互感器數(shù)據(jù)異常時(shí)的判別水平，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)提高保護(hù)裝置的有效性，保障正確動(dòng)作產(chǎn)生。

除此之外，還可以通過(guò)以下手段加強(qiáng)繼電保護(hù)在電子式互感器數(shù)據(jù)異常時(shí)的應(yīng)對(duì)水平：對(duì)電子式互感器進(jìn)行入網(wǎng)監(jiān)測(cè)，對(duì)其提出更高的穩(wěn)定要求；電子互感器中，測(cè)量的元件和數(shù)據(jù)與保護(hù)的元件和數(shù)據(jù)相互獨(dú)立，可以通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)和保護(hù)數(shù)據(jù)的對(duì)比，完成對(duì)采樣數(shù)據(jù)的監(jiān)控，提高繼電保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性；通過(guò)兩路獨(dú)立系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集和輸送，并發(fā)送保護(hù)裝置，由保護(hù)裝置分別利用數(shù)據(jù)進(jìn)行啟動(dòng)及運(yùn)算，在兩路數(shù)據(jù)不一致時(shí)，不導(dǎo)致誤動(dòng)作出口的發(fā)生。

2.3 采樣同步處理的要求

受過(guò)程層組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電子式互感器制造技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)用的影響，數(shù)據(jù)采樣傳輸延時(shí)增大，采樣延時(shí)存在差異。采集數(shù)據(jù)的同步處理受到這些不利因素的影響，解決起來(lái)更有難度。間隔層與過(guò)程層要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，就需要克服傳輸延時(shí)的影響，分析出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采樣時(shí)間。

可以通過(guò)以下幾種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的同步處理：數(shù)字化變電站內(nèi)統(tǒng)一使用外部時(shí)鐘源，如同步衛(wèi)星時(shí)鐘、高精度電子鐘等，通過(guò)可靠的外部時(shí)鐘源來(lái)當(dāng)做數(shù)據(jù)采集的同步源；電子式互感器和保護(hù)裝置通過(guò)插值算法，進(jìn)行數(shù)據(jù)同步處理；在各保護(hù)裝置配置對(duì)應(yīng)的合并單元，將其作為電子式互感器采樣的同步源，以保證該保護(hù)裝置內(nèi)采樣數(shù)據(jù)的同步性。

3.動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試方案

數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的可靠性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性是數(shù)字化繼電保護(hù)的主要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。在數(shù)字化變電站內(nèi)，由于特有的組網(wǎng)方式、多種電子式互感器和大量網(wǎng)絡(luò)相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用，對(duì)繼電保護(hù)適應(yīng)性提出了更高的要求，且其適應(yīng)性能力不再僅僅由硬件設(shè)備而決定，網(wǎng)絡(luò)和配置之間的協(xié)同工作能力也非常重要。因此，電子化變電站的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的集中性能測(cè)試，顯得至關(guān)重要。動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試數(shù)宇化變電站繼電保護(hù)的內(nèi)容，包括繼電保護(hù)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用水平，數(shù)字化變電站規(guī)劃目標(biāo)和整體功能的符合程度等等。具體的測(cè)試內(nèi)容包括：模擬各種實(shí)際應(yīng)用中的高發(fā)故障，測(cè)試數(shù)字化繼電保護(hù)對(duì)故障的辨別處理能力；模擬特定的數(shù)字化變電站組網(wǎng)方式和系統(tǒng)，判斷其穩(wěn)定性水平；模擬電子式互感器及網(wǎng)絡(luò)通信常見(jiàn)的異常，通過(guò)在此情況下的繼電保護(hù)動(dòng)作來(lái)評(píng)估數(shù)字化保護(hù)的應(yīng)用性能。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，關(guān)于數(shù)字化變電站建設(shè)的理論研究及實(shí)踐應(yīng)用逐漸增多，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通信的安全可靠、電子式互感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)和同步，這些問(wèn)題將會(huì)隨著技術(shù)的發(fā)展逐漸被一一克服。因此對(duì)數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性進(jìn)行研究，對(duì)于促進(jìn)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，完善我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

[1]汪經(jīng)華.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性分析[J].大科技,2016（21）:241-241

[2]莫曉榕.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)適應(yīng)性研究[J].中國(guó)科技博覽,2015（16）:58-58

李小倩（1992-），女，四川西昌人，成都理工大學(xué)電氣工程及電力系統(tǒng)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)2013級(jí)學(xué)生。