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摘 要：变电站是电力系统运作的重要组成部分，具备控制电压大小、电流方向以及电能分配等功能的电力设备，它是依靠变压器的性能实现各级电压和电网间的连接，又称为偷配电的集结点。在我国，变电站数字化的过程仍处于不断完善和创新的过程，数字化变电站的枝术无法完全实现规范化实施，加上传统的继电保护枝术和现代数字化保护装置仍存在本质性的差距基于此，继续对数字化变电站的继电保护枝术进行理论、实践研究具有重要的现实意义。
关键词：数字化；变电站；继电保护；技术；分析
1导言
对于电力系统来说，变电站是一个能够调整电压、变换电压、控制电力的流向、接受和分配电能的电力设备，它在充分利用变压器的性能把各级电网以及电压进行连接，也可以称之为配电与输电的集结点。但是我国目前的数字化变电站的建设仍处于一个发展、创新、完善、总结的过程，数字化变电站的技术还未能完全且规范的实施，并且传统的变电站保护装置也与数字化保护装置有着本质上的差别，因此对数字化变电站的继电保护措施进行研究则十分有必要。
2数字化变电站的继电保护技术研究
2.1硬件配置模块化
与传统的继电保护保护装置相比，数字化保护的硬件性能大大简化。传统的微机保护集状态信号采集、模拟量采样和测量、保护逻辑处理、出口跳闸功能于一体，因而，装置硬件包括电源模块、CPU模块、交流采样模块、开入开出模块以及装置箱体等，基于保护设备的类型、特性、保护范围不同，所需要进行的硬件配置和板卡数量也不同，难以实现数据采集和处理的模块化。由于数字化保护采用了电子式或光电互感器来代替常规的CT和PT，所以不再需要模拟量输入、采样保持、A/D转换等环节，保护配置更加简单。由新型互感器和合并单元来实现传统保护装置的数据采集和处理功能，智能操作箱来完成相应的跳合闸功能，因而，数字化保护仅需要电源模块和CPU模块以及装置箱体，即可完成保护功能，且在统一的硬件平台下，能够实现高度的标准化和模块化，有利于装置设计成本的降低，也简化了数字化变电站的维护工作量。
2.2通信功能网络化
此外，数字化保护在通信方面具有比传统保护更强大的功能，基于数字化变电站全站统一的数据平台和GOOSE通信技术，数字化保护使用合并单元，具有更强的实时性和共享性。过程层的智能操作机构和合并单元采集的数据，可以实现全站所有设备共享，极大的提升了数据传输和处理的效率。例如，对于间隔配置较多的变电站母线保护，传统保护需要配置和增加CT/PT来完成数据采集，而数字化母线保护只需要接收由过程层传送的采样数据和开关量信息，并通过GOOSE网络发送到相关处理单元，经CPU处理后，即可实现相应的告警、跳闸等功能。随着装置通信网络化的实现，以及通讯技术的提升，应用于更大规模变电站保护的站域保护和网络化保护也得到进一步发展，充分利用通信网络化的优势，结合网络化和数字化的研究成果，形成全站数据有机统一和实时共享，进行智能化分析和状态输出。
2.3装置软件元件化
数字化保护装置软件元件化的优势在中低压领域体现尤为明显，高压保护准入门槛较高，继电保护技术相对成熟，而中低压领域的继电保护产品往往具有较多的工程需求变化，且设备制造厂家相对较多，经常需要进行频繁的程序修改，对传统保护来说，程序的升级和维护的过程难免带来风险，由于程序的不同模块可能由不同人员来研究，难以进行有效的统一管理，且程序每次升级后要重新进行封装，所以，每次程序的更改或升级也给装置的可靠性带来影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在数字化环境下，可以进行软件的元件化处理，通过高级语言，将保护功能进行合理封装，形成众多的模块黑匣子，再组成保护功能元件库，通过开放的标准元件库的提取和组装，既有利于提升装置对现场的适应能力，降低了新产品开发和升级中更换程序可能带来的不确定因素，也有利于设备的互操作性实现，在较为统一的软件平台下，与其他厂家的设备增强兼容性和互操作性。
3数字化继电保护系统性能的优化
3.1分布式母线保护
在电力系统中，母线占有一个十分重要的地位。但是传统模式上的母线保护装置存在着扩展性能不强、二次接线繁杂、抗干扰性不强等的问题，而数字化继电保护系统中的分布式母线保护能够具备一定的分散处理功能。但对于传统变电站来说，基本上无法满足分布式母线保护数据通信量的大、数据实时性高等的要求，而数字化变电站却不同，其本身的网络技术就能解决这个问题。
3.2变压器保护
对于变压器的差动工作保护来说，工作的中重点在于能够正确辨别故障电流与励磁涌流以及防治在电路短路时所产生的不平衡电流而引起的差动，这两方面。由于在励磁涌流内，非周期分量的比重较大，且电磁式的电流互感器对非周期分量的转化不够明确，以及出现保护误判现象。数字化继电保护系统中高频分量以及高保真传变直流的优点，能够正确辨别励磁涌流在正常电流通过与出现故障时非周期分量的差别，并根据这一差别来重新判断与区分故障电流与励磁涌流，进而保证变压器的差动保护不受影响。在传统的继电保护系统中，由于变压器周围的各个互感器其暂态特性之间的误差不尽相同，从而影响了变压器的差动保护的平衡电流，常规的解决方法主要是利用增加动作的整定制来预防误判，但是会对匝间短路时保护工作的展开造成一定的影响。但电子式互感器的使用，能够保证其四周暂态电流的一致性，提高匝间短路的敏捷度，增加变压器差动保护工作的效率。
3.3输电线路保护
在传统变电站中，长期以来影响纵差保护判断失误的原因主要是互感器的饱和问题。然而对于数字化变电站中的纵差保护来说，所使用的电子式互感器却不存在饱和的问题，从而提高了选相元件、距离阻抗元件、起动元件的保护性能，有利于变电站工作的展开。有研究显示，传统保护系统中的电流互感器与数字化继电保护系统中的电子式电流互感器，其差动保护的效果不如电子式互感器显著，可以说电子式互感器在差动保护灵敏度这一方面相较于传统的互感器有着明显的差距。除此之外，传统的电流互感器在针对电流保护及其饱和方面，尤其是在超过限定动作时间内的过电流保护方面的效果不明显。在过电流的保护方面，传统保护系统中的互感器会因为二次电流而改变，导致保护工作的选择出现误差。再加上传统保护系统的结构过于简单，并受其饱和度的影响，也会使保护工作出现失误。
4结论
我国需要建立起统一自动化、网络化的强力智能电网系统,并明确提出分阶段逐步推进发展智能电网的战略决策和接下来的十年对强大的智能电网的规划建设。数字化变电站是建设智能电网的前提基础。然而数字化变电站这个系统工程的建设,对继电保护技术提出了更多先进高标准的要求,因要达到全数字化的水平,还面临着许多问题。因此需要建立实力型的继电保护专业队伍,提高继电保护技术人员的工作技能,结合各区实际供电情况,发展创新继保技术,确保电网稳定安全运行。
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论文作者:王轲 郭明伟 郭书波 李祥
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第5期
论文发表时间:2017/7/17
标签：变电站论文; 继电保护论文; 互感器论文; 传统论文; 电流论文; 母线论文; 电网论文; 《电力设备管理》2017年第5期论文;