邹洋兵
(深圳市中电电力技术股份有限公司 518040)
摘要：数字化变电站不同于传统的变电站，其核心是将模拟信息变为数字信息。而在数字化变电站的保护方面，继电保护显得尤为重要。通过对数字化变电站的理解和认识，对继电保护可以采取更好的措施。
关键词：数字化变电站；继电保护；配置
一、数字化变电站概述
数字化变电站是由智能化一次设备与网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。近几年来，我国各领域的用电量及用户数量在不断增加，同时，各地区电网规模也在不断扩大，基于这种情况，我国数字化变电站技术就很有必要在相关产业中推广应用。在实践过程中，需凭借较为先进的光电技术、信息技术等内容来实现变电站的智能化系统管理，进而提升整个电网运作环境的技术含量，更好地为电力用户服务。数字化变电站的主要技术特性有三点内容，即采集变电站数据信息数字化、变电站系统建设精细化以及变电站系统分层明晰化。从实际运作过程来看，数字化变电站继电保护配置存在一定的局限性，需要通过科学化的优化处理才能将其解决。
二、数字化保护装置的结构特点
2.1 数字化保护与传统保护的硬件区别
传统微机保护装置一般由微处理器为基础的数字电路构成，数字核心单元周围是各种外围接口部件。典型的微机保护装置包括模拟量输入接口单元、开关量输入/输出接口、数据处理单元、通信接口、人机接口等。数字化继电保护装置采用的数据取自电子式互感器，由于采样值信号的形式与传统的微机继电保护装置的形式存在差异，两者在硬件结构方面有所不同。数字化保护装置通常包括光接收单元、开入单元、中央处理单元、出口单元、人机接口和通信接口等部分。
2.2 数字化保护装置的接口实现
电子式互感器运用于数字化变电站中的一次设备，然后通过光纤以光数字信号传输到低压端在互感器的内部传输采集到的数据，之后进行合并单元(MU)处理，最终得到符合格式要求的数字量输出。然后利用合并单元(MU)处理后得到合并单元通过光纤传输数字量的采样值，到达保护之前已经滤去高次谐波，所以传统保护系统的模拟量输入变换模块、低通滤波插件和A/D变换插件都可以省略掉。当今，一般用一个光收发模块取代其作用，这种模块结构小巧，且负责光电转换的工作，将从合并单元传送过来的光信号采样值转换为电信号采样值，直接用于保护CPU的分析计算。通过这种方式，可以有效避免模数变换处理等环节引入的误差，大大提升了数据的精确度。而最终保护节后的连接方法是根据需求决定的，其主要决定因素是现状的状况与系统复杂程度，通过对比可以选择直接性的点对点通信，也可以选择网络通信。
三、数字化保护性能的改进
一般的数字化保护装置都是采用电子互感采集，无模拟量输入、采样保持、A/D转换等插件，这样可以有效简化其硬件结构。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，数据信息的实时共享实现是基于数字化变电站全站统一的数据平台的建成以及GOOSE通信技术的应用，这也为其实时共享的实现提供了可能性。基于以上原理，可以有效扩充保护装置的功能，一些依靠传统设备完成的功能都能够有效实现，比如测量、录波、开关状态监视等功能都可以在保护装置内部实现。电子互感器还有很多优点，比如线性度好、动态范围大，这些都可以有效改善现有保护原理中的问题，从而为新的保护动作提供判据，其优越性是不言而喻的。
3.1 基于过程层的分布式母线保护
作为电力系统的主要原件，母线一旦出现故障，会导致整个电力系统的大范围瘫痪，是电力系统严重故障之一。而传统的母线保护采用集中式手段，存在二次接线复杂、易受干扰、不易于扩展等缺点，而分布式母线保护恰恰能解决这个问题，可以有效保护面向间隔，具有分散处理能力，是母线保护的主要发展方向。
但是分布式母线保护的数据实时性要求高，数据量大，传统变电站根本无法满足其基本需求，而数字化变电站的强大网络技术和智能断路器的采用可以有效解决这个问题。在变电站内的母线保护装置的分布式设计，可以有效取消保护中保护出口继电器及母差保护中的复压闭锁元件，有效简化母差保护逻辑，独立完成每个间隔内的保护，只跳本间隔的断路器。与传统的单间隔单元信息的间隔保护实现方式不同，分布式母线保护则是以组为单元间隔，而不是单个间隔。
3.2 数字化的变压器保护
变压器主保护为差动保护，在变压器空投和变压器区外短路切除时，会产生很大的励磁涌流，使差动保护误动。变压器差动保护正确工作的两个关键问题是正确识别励磁涌流与故障电流以及防止外部短路时暂态不平衡电流造成差动保护误动。
一般传统的电站中，电磁式的电流互感器是无法有效转变励磁涌流中含有成分较大的非周期分量，从而导致二次侧电流所表现出来的涌流特性有所变化，最终可能造成保护的误判现象出现。数字化变电站则是利用电子式电流互感器特有的高保真传变直流和高频分量特性，励磁涌流发生时电流的非周期分量大，因此发生故障时非周期分量小可据此提出正确区分励磁涌流与故障电流的新判据，从而有效防止变压器差动保护出现误动。传统的变电站中变压器各侧的电磁式电流互感器的暂态特性误差并不一致，这样容易引起因变压器差动保护的暂态不平衡导致的电流增大，而当今主要是依靠提高保护的动作电流值的方法来防止误动，不过长期会导致匝间短路，影响保护的灵敏度。而数字化变电站可以有效解决这个问题，互感器的二次暂态电流高度一致，从而有效提高了匝间短路的灵敏度，从而增强变压器差动保护的有效性。
3.3 输电线路数字化保护
在传统变电站中，电磁式电流互感器的饱和问题一直是引起输电线分相瞬时值纵差保护误动的根本原因，而这个问题在数字化变电站电子式电流互感器中不存在，这有效解决了纵差保护误动的问题。通过对基于传统电流互感器和电子式电流互感器的比率制动差动保护动作特性的分析比较，采用电子式电流互感器的差动保护的灵敏性确实有显著提高。
结语
对于数字化的距离保护，采样值来自电子式互感器，不存在铁芯磁饱和问题，保护的起动元件、选相元件以及距离阻抗元件的性能得到提升，动作准确率大大提高。传统变电站中电磁式电流互感器的饱和对过电流保护，特别是对反时限过流保护的动作时间有较大影响；电磁式电流互感器二次电流波形发生畸变，使得方向过电流保护相角测定的数值受到影响，从而影响动作的选择性；电磁式电流互感器的饱和影响，使过电流保护的误动作率较高。数字化变电站中通过采用无饱和的电子式电流互感器提供采样数据，消除了电流传变过程中引入的误差，从根本上改善了保护的动作性能。
参考文献
[1]刘永欣.智能变电站继电保护状态监测的一种模糊评估算法[J].电力系统保护与控制，2014.
[2]张瑜.数字化变电站技术应用与研究[J].内蒙古科技与经济.2016(04).
作者简介
邹洋兵(1981.9-)，男，江西九江人，南昌大学电气工程及自动化专业 学士，工程师，单位：深圳市中电电力技术股份有限公司。
论文作者:邹洋兵
论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期
论文发表时间:2016/7/18
标签：变电站论文; 电流论文; 母线论文; 单元论文; 保护装置论文; 变压器论文; 电流互感器论文; 《电力设备》2016年第8期论文;