丁寶帥 高永俊 王小龍 董志偉 張成 呂賾名 郭健楠 李琳

摘 要：隨著我國計算機信息技術(shù)不斷發(fā)展，當今電力行業(yè)也實現(xiàn)了數(shù)字化改革，構(gòu)建了數(shù)字化變電站。繼電保護系統(tǒng)能夠確保變電站的運行安全和穩(wěn)定性，對提高電力服務(wù)質(zhì)量有著重要意義。基于此，本文重點探究數(shù)字化變電站保護技術(shù)的應(yīng)用，提出繼電保護發(fā)展趨勢，進而分析繼電保護技術(shù)的優(yōu)化方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；繼電保護；應(yīng)用；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.132

0 引言

隨著我國我國電力行業(yè)不斷發(fā)展，當今智能變電站已經(jīng)成為了電網(wǎng)建設(shè)的重要趨勢，繼電保護技術(shù)在此背景下也實現(xiàn)了自動化模式。由于數(shù)字化變電站融入了信息技術(shù)，這對繼電保護技術(shù)提出了更高的要求。從宏觀層面上分析，當今我國智能化技術(shù)還不夠成熟，應(yīng)用范圍不夠廣泛、存在局限性，數(shù)字化變電站并沒有全面普及和落實，是傳統(tǒng)變電站和智能變電站混合體系，但是二者繼電保護方式卻存在著很大的差別，所以加強對數(shù)字化變電站繼電保護技術(shù)的研究有著重要意義。

1 數(shù)字化繼電保護技術(shù)特點

（1）傳統(tǒng)、數(shù)字化繼電保護的差異。傳統(tǒng)繼電保護裝置的硬件是數(shù)據(jù)處理單元、開光量輸入/輸出回路、模擬量輸入接口、通信接口等單元模塊；而數(shù)字化繼電保護系統(tǒng)主要有：微處理器以數(shù)字電路作為基礎(chǔ)，并且核心單元四周都有不同的接口，這些接口可以傳輸數(shù)據(jù)，也可以實現(xiàn)功能拓展。從大體層面上分析，數(shù)字化保護裝置采用電子互感器收集信息數(shù)據(jù)，這也是與傳統(tǒng)繼電保護裝置最大的區(qū)別。從結(jié)構(gòu)層面上分析，可以將整個繼電保護裝置組成單元劃分為：開入、中央處理、光接收、出口、通信接口等單元。

（2）數(shù)字化繼電保護裝置接口實現(xiàn)。在數(shù)字化變電站當中，采用電力互感器收集信息，并通過中央處理器展開信息處理。所收集到的信息，可以采用互感器內(nèi)部光纖采用數(shù)字信號傳輸方法傳輸?shù)降蛪憾酥校俳?jīng)過合并單元轉(zhuǎn)化之后，輸出正確格式的數(shù)據(jù)。相比傳統(tǒng)繼電保護的模擬輸出，數(shù)字化繼電保護可以通過合并單元進行光纖傳輸，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、傳輸影響，優(yōu)化A/D變換插件、低通濾波插件，大大提高了運行效率。

2 繼電保護技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用

（1）互感器技術(shù)和智能開關(guān)。當今數(shù)字化繼電保護裝置中的互感器由于使用效果好、功率小，已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)繼電器中的CT和PT，互感器可以將大電流、高電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過太網(wǎng)對數(shù)據(jù)進行處理和輸出。與此同時，斷路器二次系統(tǒng)能夠在傳感器、微機、電力電子當中設(shè)定閾值，如果超出閾值開關(guān)就會自動切斷故障電路或異常電路，避免電力安全問題擴大。通過光纖通道將數(shù)據(jù)信息和指令傳遞到數(shù)字化接口當中。可見，采用互感器和智能開關(guān)能夠在很大程度上確保智能變電站的運行安全。

（2）動態(tài)仿真技術(shù)在變電站中的應(yīng)用。在智能電網(wǎng)建設(shè)當中，需要增設(shè)一定量的自動化設(shè)備。當今我國所使用的智能變電站，并不具備完善的二次設(shè)備檢查方法。從智能變電站整體結(jié)構(gòu)上分析，繼電保護無法全方位保護設(shè)備安全。而動態(tài)仿真技術(shù)的出現(xiàn)，除了能夠?qū)收习l(fā)生、操作演練、運行方法進行仿真模擬，還能夠?qū)崿F(xiàn)二次設(shè)備運行信號模擬，包括繼電器、錄波設(shè)備、智能儀表等，這樣即可對母線、變壓器進行動態(tài)監(jiān)測和保護。與此同時，采用動態(tài)仿真技術(shù)可以對智能化設(shè)備、電力系統(tǒng)運行情況進行評估，提高了變電站運行安全。

3 智能繼電保護的發(fā)展形勢

隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，繼電器也逐漸朝向小型化方向感發(fā)展，充分利用半導(dǎo)體處理技術(shù)可以提高運行速率、提高貯存能力、計算能力等。同時，數(shù)字化裝置還可以實現(xiàn)設(shè)備、功能集成，包括數(shù)據(jù)收集、過濾、模塊轉(zhuǎn)化、抗干擾等，從而提高設(shè)備的運行效率，提高數(shù)據(jù)處理、收集性能。但是在新形勢下，繼電保護技術(shù)也存在一定不足之處，需要進一步加強，跟上電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展形式。

（1）加強繼電保護性能。加強數(shù)字化繼電器性能需要從以下幾點出發(fā)：首先，需要繼電保護裝置具有更強的存儲性能，從而存儲更多的故障信息；其次，快速測量電力設(shè)備的運行參數(shù)，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控；再次，優(yōu)化系統(tǒng)自控技術(shù)，包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、狀態(tài)預(yù)測、人工智能等方面需要更加完善；最后，在影響繼電保護系統(tǒng)高質(zhì)量工作前提下，需要嚴格控制系統(tǒng)開發(fā)、硬件與軟件開發(fā)的成本。

（2）提高繼電保護的可靠性。在繼電保護系統(tǒng)當中，為了能夠提高其運行的可靠性，不僅要能夠滿足系統(tǒng)調(diào)式、優(yōu)化等功能，同時也要保障元器件更換不受到影響、環(huán)境變化不受影響、電源波動不受影響等標準。在系統(tǒng)自動檢測層面，可以對軟件自身、元器件、零部件等進行檢測。

4 繼電保護系統(tǒng)性能優(yōu)化

（1）變壓器保護。對于變壓器繼電保護來說，其工作重點就是避免短路短路造成的不平衡問題，以及故障電流和勵磁涌流。在勵磁涌流方面上，由于非周期分量比重相對較大，并且電磁式電流互感器對非周期分量轉(zhuǎn)換不夠明確，從而出現(xiàn)誤判等問題，結(jié)合這一差異性可以重新判斷、區(qū)分勵磁電流和故障電流，這樣就不會影響變壓器差動保護。同時，電子繼電保護可以保證四周暫態(tài)電流保持一致，從而提高匝間的敏捷度，提高了變壓器差動保護工作效率。

（2）輸電線路保護。由于互感器飽和問題會導(dǎo)致縱差保護判定失誤。在數(shù)字化變電站當中，所使用的電子互感器不會產(chǎn)生飽和問題，這樣可以增強元器件、阻抗元件、起動元件的保護性能，可以保護變電站正常運行。在過流保護層面上，傳統(tǒng)繼電保護中的互感器會由于二次電流產(chǎn)生變化，所以容易造成判定誤差等問題，再加上傳統(tǒng)繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為簡單，受到飽和度的影響，從而產(chǎn)生保護失誤等問題。但是在數(shù)字化繼電保護系統(tǒng)中，電子互感器具有無飽和度的優(yōu)勢，所以在根源上就排除了誤判可能性，在很大程度上可以提高繼電保護性能。

5 結(jié)束語

綜上所述，在電力行業(yè)不斷發(fā)展背景下，網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化電力系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)成為了必然趨勢，在未來十年內(nèi)，我國會進一步加強智能電網(wǎng)的建設(shè)工作。這就需要關(guān)注數(shù)字化變電站繼電保護技術(shù)的研究工作，針對繼電保護技術(shù)層面，需要不斷加強該項技術(shù)的研究工作，針對現(xiàn)有問題提出解決策略，融入先進的輔助技術(shù)，從而提高繼電器的保護性能。

參考文獻：

[1]宮立詠，徐普，楊園秀.數(shù)字化變電站繼電保護技術(shù)[J].環(huán)球市場，2017（23）：125-126.