数字化变电站继电保护技术

丁宝帅 高永俊 王小龙 董志伟 张成 吕赜名 郭健楠 李琳

摘 要：随着我国计算机信息技术不断发展，当今电力行业也实现了数字化改革，构建了数字化变电站。继电保护系统能够确保变电站的运行安全和稳定性，对提高电力服务质量有着重要意义。基于此，本文重点探究数字化变电站保护技术的应用，提出继电保护发展趋势，进而分析继电保护技术的优化方法。

关键词：数字化变电站；继电保护；应用；措施

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

0 引言

随着我国我国电力行业不断发展，当今智能变电站已经成为了电网建设的重要趋势，继电保护技术在此背景下也实现了自动化模式。由于数字化变电站融入了信息技术，这对继电保护技术提出了更高的要求。从宏观层面上分析，当今我国智能化技术还不够成熟，应用范围不够广泛、存在局限性，数字化变电站并没有全面普及和落实，是传统变电站和智能变电站混合体系，但是二者继电保护方式却存在着很大的差别，所以加强对数字化变电站继电保护技术的研究有着重要意义。

1 数字化继电保护技术特点

（1）传统、数字化继电保护的差异。传统继电保护装置的硬件是数据处理单元、开光量输入/输出回路、模拟量输入接口、通信接口等单元模块；而数字化继电保护系统主要有：微处理器以数字电路作为基础，并且核心单元四周都有不同的接口，这些接口可以传输数据，也可以实现功能拓展。从大体层面上分析，数字化保护装置采用电子互感器收集信息数据，这也是与传统继电保护装置最大的区别。从结构层面上分析，可以将整个继电保护装置组成单元划分为：开入、中央处理、光接收、出口、通信接口等单元。

（2）数字化继电保护装置接口实现。在数字化变电站当中，采用电力互感器收集信息，并通过中央处理器展开信息处理。所收集到的信息，可以采用互感器内部光纤采用数字信号传输方法传输到低压端中，再经过合并单元转化之后，输出正确格式的数据。相比传统继电保护的模拟输出，数字化继电保护可以通过合并单元进行光纤传输，减少数据转换、传输影响，优化A/D变换插件、低通滤波插件，大大提高了运行效率。

2 继电保护技术在数字化变电站中的应用

（1）互感器技术和智能开关。当今数字化继电保护装置中的互感器由于使用效果好、功率小，已经逐步取代了传统继电器中的CT和PT，互感器可以将大电流、高电压转化为数字信号，通过太网对数据进行处理和输出。与此同时，断路器二次系统能够在传感器、微机、电力电子当中设定阈值，如果超出阈值开关就会自动切断故障电路或异常电路，避免电力安全问题扩大。通过光纤通道将数据信息和指令传递到数字化接口当中。可见，采用互感器和智能开关能够在很大程度上确保智能变电站的运行安全。

（2）动态仿真技术在变电站中的应用。在智能电网建设当中，需要增设一定量的自动化设备。当今我国所使用的智能变电站，并不具备完善的二次设备检查方法。从智能变电站整体结构上分析，继电保护无法全方位保护设备安全。而动态仿真技术的出现，除了能够对故障发生、操作演练、运行方法进行仿真模拟，还能够实现二次设备运行信号模拟，包括继电器、录波设备、智能仪表等，这样即可对母线、变压器进行动态监测和保护。与此同时，采用动态仿真技术可以对智能化设备、电力系统运行情况进行评估，提高了变电站运行安全。

3 智能继电保护的发展形势

随着我国科学技术不断发展，继电器也逐渐朝向小型化方向感发展，充分利用半导体处理技术可以提高运行速率、提高贮存能力、计算能力等。同时，数字化装置还可以实现设备、功能集成，包括数据收集、过滤、模块转化、抗干扰等，从而提高设备的运行效率，提高数据处理、收集性能。但是在新形势下，继电保护技术也存在一定不足之处，需要进一步加强，跟上电网系统的发展形式。

（1）加强继电保护性能。加强数字化继电器性能需要从以下几点出发：首先，需要继电保护装置具有更强的存储性能，从而存储更多的故障信息；其次，快速测量电力设备的运行参数，实现动态监控；再次，优化系统自控技术，包括模糊控制、神经网络、状态预测、人工智能等方面需要更加完善；最后，在影响继电保护系统高质量工作前提下，需要严格控制系统开发、硬件与软件开发的成本。

（2）提高继电保护的可靠性。在继电保护系统当中，为了能够提高其运行的可靠性，不仅要能够满足系统调式、优化等功能，同时也要保障元器件更换不受到影响、环境变化不受影响、电源波动不受影响等标准。在系统自动检测层面，可以对软件自身、元器件、零部件等进行检测。

4 继电保护系统性能优化

（1）变压器保护。对于变压器继电保护来说，其工作重点就是避免短路短路造成的不平衡问题，以及故障电流和励磁涌流。在励磁涌流方面上，由于非周期分量比重相对较大，并且电磁式电流互感器对非周期分量转换不够明确，从而出现误判等问题，结合这一差异性可以重新判断、区分励磁电流和故障电流，这样就不會影响变压器差动保护。同时，电子继电保护可以保证四周暂态电流保持一致，从而提高匝间的敏捷度，提高了变压器差动保护工作效率。

（2）输电线路保护。由于互感器饱和问题会导致纵差保护判定失误。在数字化变电站当中，所使用的电子互感器不会产生饱和问题，这样可以增强元器件、阻抗元件、起动元件的保护性能，可以保护变电站正常运行。在过流保护层面上，传统继电保护中的互感器会由于二次电流产生变化，所以容易造成判定误差等问题，再加上传统继电器内部结构较为简单，受到饱和度的影响，从而产生保护失误等问题。但是在数字化继电保护系统中，电子互感器具有无饱和度的优势，所以在根源上就排除了误判可能性，在很大程度上可以提高继电保护性能。

5 结束语

综上所述，在电力行业不断发展背景下，网络化、数字化电力系统建设已经成为了必然趋势，在未来十年内，我国会进一步加强智能电网的建设工作。这就需要关注数字化变电站继电保护技术的研究工作，针对继电保护技术层面，需要不断加强该项技术的研究工作，针对现有问题提出解决策略，融入先进的辅助技术，从而提高继电器的保护性能。

参考文献：

[1]宫立咏，徐普，杨园秀.数字化变电站继电保护技术[J].环球市场，2017（23）：125-126.