数字化变电站及其继保技术分析

数字化变电站及其继保技术分析

陈峰蔡明明张志伟黄蓉

国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司江苏省盐城市224100

摘要：电网公司智能电网建设的指导思想是实事求是地推进智能电网的建设，以需求引导、整体规划、有序推进、重点突破为原则，做好顶层设计，构筑一个合理的智能电网发展体系，重点方向是争取在关键领域有所突破，同时开展标准研究，用标准来规范智能电网相关工作，并且有序地推进，同时开展示范先行，在取得经验以后来阶段实施。智能电网的不断发展将极大地改变传统电力系统的形态，电子式互感器、数字化变电站技术、广域测量技术、交直流灵活输电及控制技术的大量应用，必然对电力系统继电保护带来影响。本文结合笔者多年实际工程经验，针对数字化变电站的特点及其继电保护技术进行了探讨。

关键词：数字化；继电保护；变电站

1数字化变电站的优越性

数字化的变电站，其由一次设备的智能化以及二次设备的网络化进行分层的构建。实现了变电站的电气设备间信息智能共享，以及相互操作的现代化的时代。与传统变电站相比，数字化变电站具有以下优势。

1.1变电站保护设备运行更稳定。数字化变电站中，智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了原常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分，光缆代替电缆避免了集电器等逻辑部件老化、失灵带来的误动作，克服了设备在运行过程中的发热、氧化、切换不可靠等问题。传统电压、电流互感器内部绝缘机构复杂，易饱和，准确性受二次负载影响、容易受电磁干扰，以及漏气、漏油，甚至存在爆炸等问题。变电站数字化后采用光电式互感器，采用法拉第磁光效应（无源型）或者罗斯夫斯基线圈（有源型）从磁场中获得有关信息，能实现大电流比、无磁饱和、频率响应范围宽，精度高，暂态性能好等优点。数字变电站采用了智能终端，将部分保护设备放置在开关端子箱中就地保护，极大减少了电磁干扰[3]。

1.2变电站保护设备运行维护更安全方便。数字化变电站能有效避免二次侧的电压回路短路、电流回路开路的恶性事故的发生；电脑程序代替了传统的保护调试方式，更为快捷、准确。

1.3辅助材料大大减少，建设成本大大降低。数字化变电站中有色金属、橡胶等材料耗用量大大减少，在今后的运行过程中可改进优化电站配置方式，电站监控设备可集成为占地面积非常小的装置，节约了土地资源。

2数字化继电保护技术特点

2.1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。

2.2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。

3数字化变电站中继电保护技术应用

3.1非传统的互感器技术与智能型开关单元

传统继电保护装置中的CT与PT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，这种新型的互感器能够把大电流或者是高电压转变成数字形式的信息，并通过高速以太网来进行数据处理以及输出。除此之外，其断路器的二次系统是在新型传感器、微机、电力电子技术的基础上所设立，因此，同样也能够利用光纤网络将控制与保护的指令直接传达到它所操作的数字化接口。非传统的互感器技术与智能型开关单元的应用在一定程度上提高了变电站的安全指数与可靠指数。

3.2动态仿真系统在数字化变电站的应用

在智能电网建设的主要内容中，它要求数字化变电要具备一定的自动化、数字化、信息化、人性化的特性。而目前我国国内正在运行中的数字化变电站，其继电保护技术中的二次设备并不存在一个完善的检查与检测方法，对于数字化变电站来说，这远远落后于数字化设备的发展。动态仿真系统在数字化变电站的应用，不仅能够对故障的发生以及操作演练或者是数字化变电站的运行方法有一个仿真模拟的前提，这就能够对包括继电保护设备、故障录波设备、自动测控系统、智能仪表等在内的二次设备发送模拟信号，从而实现对母线、线路、变压器的监控与保护。不仅如此，动态仿真系统在数字化变电站的应用还能够对设备的性能以及系统的性能有一个客观的评价。

4数字化变电站继电保护管理

4.1检修管理方面的转变

在检修管理上数字化变电站也发生了转变，首先，常规的模拟量输出校验仪已经不能满足检修需要，因此要采用新型的校验设备。新型的数字化校验仪有着体积小、试验线接线简单、绝缘要求和功率要求低以及无A/D转换过程等优点，最重要的是它无需模拟量输出从而为质检员工的安全提供了保障。其次，数字化变电站因为二次设置装置的结构有了很大的变化，所以保护设备和回路验收项目及标准都会随之发生根本性变化：第一，回路接线进一步简单化，从而减少了工作量与现场调试项目；第二，智能新断路器不仅可以有效减少大量的二次电缆，与此同时还可以进一步避免因直流系统降压而造成的断路器举动这一现象的发生。另外，现场对断路器部分的试验标准与要求可以结合实际情况给予适当的调整。

4.2运行管理方面的转变

在运行管理上主要在以下几点发生了变化：第一，数字化变电站二次系统能够全面监视信息的传输、电气量的采集以及跳合闸控制命令的实现等各项内容，因此当前专业巡视的内容应该将侧重点放于运行中的维护，例如，清灰、状态核对以及铭牌核对等；第二，在数字化变电站下，电子式通信设备大量运用于其中，从而有效实现了继电保护动作的准确率，因此在巡视过程中应该将巡视对象调整为检测各个通信设备的完好性；第三，继电保护专业巡视以往都是一年四次，数字化变电站在设备故障自我检测报警能力方面很强，所以巡视周期可以适当调整从而减少巡视维护的人工量。

结束语

现在的变电站统中，需要进一步改善数字化的技术，以便于形成对继电保护、配电能等方面的完善，实现电力的设施保护，有助于改善相关的变电站能力，实现相关的变电站内容整合，促进新技术的发展，进一步改善相关的模式提升，突破传统观念，对于数字化的变电站来说，二次技术革命的帷幕为了应对未来的技术发展、应用需求、先进性、经济性、继承性，通过确立分阶段建设目标以及规划设计目标等的战略决策来实现。

参考文献

[1]高翔，张沛超.数字化变电站主要特征和关键技术[J].电网技术，2006，30（23）：67-71.

[2]刘玉春，刘志清，林萃.通信规约在变电站自动化系统中的应用[J].东北电力技术，2004，12：25-28.

[3]徐礼葆，刘宝志，郝燕丽.开放式数字化变电站自动化系统的讨论[J].继电器，2004，32（06）：40-43.