数字化变电站继电保护调试技术研究

数字化变电站继电保护调试技术研究

金超

国网新疆电力有限公司塔城供电公司、新疆塔城市、 834700

摘要：数字化变电站是基于IEC61850通信规约，由智能化一次设备（例如电子式互感器、智能断路器等器件）和网络化二次设备的功能化层次结构（过程层、间隔层、站控层）所构成，以实现系统信息共享和互操作为目的，具有数据管理、继电保护等自动化功能的变电站。其技术特征包括系统结构标准化、分层分布化、紧凑化、集成化以及数据采集数字化、信息交换网络化、设备检修状态化、设备操作智能化等。

关键词：数字化；变电站；继电保护；调试技术；电子技术；光缆传播技术

数字化变电站与常规变电站相比有许多变化，反映到工程调试方面也有不少差别。数字化变电站代表了未来发展的方向，所以必须熟悉其调试方法。但在目前过渡阶段，部分数字变电站是由常规变电站改造而成，保留了部分传统控制手段，调试技术更加复杂，因此测试人员应掌握各种调试方法，这样才能在调试工作中游刃有余和得心应手。

1数字化变电站的具体内容

1.1数字化变电站的定义

数字化变电站是由电子式电子互感器、智能开关等构成的人力依赖性较小的新型变电站。数字化变电站是在传统变电站的基础上，实现了对信息的输入、输出、编译，处理由模拟信息的向数字信息的转变。相较于传统的变电站，数字化变电站的自动化程度更高，对信息处理的速度更快，极大地减少了信息的重复性录入。信息在转变为数据处理之后，可以利用数学建模等方式，使测量的精度更高、计算速度更快。

1.2数字化继电保护装置的特点

1.2.1数字化变电站继电保护装置相较于传统继电装置的区别

传统的变电站继电保护装置与数字化变电站继电保护装置的区别体现在多个方面。硬件方面与软件方面。传统的微机保护装置，其主要部件有数据采集单元、数据处理单元、通信接口等。通过数据采集单元采集模拟量U、I，汇总到总线后进行处理，可以经过开关量输入/输出回路来执行回路，以达到人机对话。传统的微机保护装置总线上接口较多，所有数据均由总线进行处理处理较慢，容易出现数据重复计算或者信息的遗漏。数字化保护装置与传统微机保护装置最大的区别就在于接口。数字化保护装置拥有主CPU处理器以及从CPU，主从CPU通过双端口RAM进行数据的交互，主CPU上有光接收单元、开入单元接口，从CPU上人机接口以及通信接口。光纤信号取代了传统的模拟量，开入量通过开入单元进入主CPU进行处理。通过主从处理器多接口分流处理，类似于双核处理，相较于传统的微机保护装置，其数据处理速度较快，数据累赘率减小。

1.2.2数字化继电保护装置接口的实现

数字化继电保护装置接口的实现方式和传统继电保护装置接口的实现方式不同。在传统继电保护装置中最具代表性的是微机继电保护装置，现在很多电力系统中使用的仍是微机继电保护装置。在微机继电保护装置中有微处理器，所有的电路均为数字电路，其中的接口主要有两种类型：一种是模拟量输入接口；另一种是开关量输入输出接口。在数字化变电站技术出现以后，新型的变电站继电保护装置应运而生。数字化变电站继电保护装置接口和微机继电保护装置不同，其中主要包括通信接口和人机接口，信息的接收和处理均通过数字信号完成。传统的继电保护装置数据采集主要是通过模拟信息的录入实现的，处理模拟信息时，需要较多的A/D变换插件以及低通滤波插件，信息处理效率低。数字化变电装置通过光纤传播数据，减少了数据传输的时间，通过电子互感器将信息转换为数据信息，实现数据的传输。最后交由合并单元进行数据处理，转换所需要的信息。对比传统变电站，利用光纤传输转换为数据的信息，大大提高了传输效率，提高了变电装置的稳定性与安全性。

2数字化变电站继电保护的调试技术研究

2.1数字化变电站继电保护的调试技术

2.1.1数字化变电站继电保护的调试阶段

数字化变电站继电保护的调试主要分为三个阶段，分别是单体调试、单间隔调试和整组联调。以下是三者的具体内容：首先是单体调试。虽然我国数字化变电站继电保护调试技术的发展取得了很大进步，但目前我国的数字化变电站继电保护装置在研发水平和产品制造方面还处于发展完善阶段，有很多装置在现场运行时还存在很多问题，而且这时候又不宜对其硬件进行更换和对其程序进行修改的工作。所以相关工作人员在进行调试工作时，一定要对保护装置与厂家一起在保护装置出厂前进行联合调试工作。调试人员还需要重视装置的完整性，保证装置被送到现场后能够正常运行。

2.1.2数字化变电站继电保护的调试方法

数字化变电站继电保护的测试方法不仅改善了传统变电站存在的不足，还在传统变电站的基础上取得了突破发展。数字化变电站继电保护装置的测试分为采用传统继电保护测试仪和采用数字继电保护测试仪两种方法。对于采用传统继电保护测试仪，其原理是在电流互感器和电压互感器模拟器中加载传统继电保护测试仪所输出的电流和电压，通过电流互感器和电压互感器模拟器来把电压和电流的模拟信号转变成特殊的数字光信号。再把这些数字光信号送到合并单元中，并通过SMV交换机最终取得保护设备的作用。对于采用数字继电保护测试仪，其原理是直接输出数字化的电压量、电流量和开入量。

2.2继电保护技术在数字化变电站中面临的新形势

2.2.1继电保护性能加强

数字化变电站下的继电保护装置将原来的模拟信息转换为了数据信息，大大减少了存储信息所需的空间，存储能力大大提高。数据信息的计算相比于模拟信息的计算更加方便准确，利用数学建模、空间坐标、参数设定能够快速地计算测定变电站内的信息情况，从而对状况进行准确而快速的处理。而且在准确度方面，数字化继电保护装置的系统更加优化，模糊控制更加精准、神经网络更加完善、状态预测更加准确甚至人工智能方面也有了极大的进步。数字化的信息处理不仅使得继电保护性能大大提高，并且数据的计算相较于信息数据的处理成本更低，发展前景较好。

2.2.2继电保护系统安全性提高

现在一般的继电保护装置稳定性较差，受温度湿度影响较大，极易遭受雷电天气影响，这面对飞速变化的电力发展趋势显然是不够的。继电保护装置要提高系统的可靠性，力求达到不受湿度、温度及天气变化的影响，不受小部件更换的影响，不受电源波动以及装置使用年限的影响。还要求装置能够定期对自身零件系统进行维护检查，排查故障，提高安全性。

2.3数字化继电保护系统性能优化

2.3.1分布式母线保护

在继电保护装置中，母线的地位极其重要，但在传统的继电保护装置中，因为模拟信息的数据处理量过大，难以将数据分流处理，只能进行集中处理。集中处理的效率不高且抗干扰能力较弱，对于第二次信息处理，传统继电器由于其母线抗干扰能力不强，极易出现数据混乱的现象。数字化变电站下的继电保护装置将模拟数据转换数字数据，减少了数据处理量，分布式母线配合数字化继电装置的网络化结构，极大地提高了继电装置的抗干扰性能及二次数据处理性能。

2.3.2输电线路保护

数字化变电站下的继电器一般由电子互感器构建而成，电子互感器不存在传统互感器的饱和问题，因此能够降低纵差保护方面的误差，提高选相元件、距离阻抗元件等多种元件的性能，继电保护能力大大提高。但电子互感器在差动保护灵敏度这一方面不及传统的互感器。

4结语

由于数字化的继电保护仍处于起步阶段，各项技术都尚未达到成熟阶段，建设过程中仍存在着问题尚待解决。因此在发展信息化变电站下的继电装置，需要不停开发探索新技术，弥补不足，完善系统。将思维从传统中跳脱出来，发散创新性思维，解决电子互感器的一些先天性不足，使信息化系统更加完善。

参考文献

[1]王超，王慧芳，张弛．数字化变电站继电保护系统的可靠性建模研究[J]．电力系统保护与控制，2013，（3）.

[2]陈骁寅．数字化变电站继电保护适应性探讨[J]．通讯世界，2015，（19）.