摘要：目前，我国的智能变电站逐渐向数字化与自动化发展，规范性比较差，对系统运行的评估体系相对缺乏，对各设备运行的稳定性以及可靠性掌控不严，其中又以继电器保护为智能变电站应用的重点与难点。因此，本文针对数字化变电站中继电保护技术的应用进行了分析。
关键词：数字化变电站；数字化保护；保护测试
一、数字化继电保护在智能变电站中的应用背景
随着我国国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，我国的电力系统也在不断升级以适应新形势、新变化。变电站作为电力系统中的重要一环，在其中起到调整电压、分配电能的作用，因此，对变电站环节一旦发生故障，所造成的损失影响非常大。当前我国在智能电网技术以及相应的智能电气设备开发和推广上的研究不断深入，变电站在建设上也迈入数字化时代。另外，为了维护变电站的安全，国家也制定了相关的规范希望推动数字化继电保护系统的应用。所以，加强对数字化继电保护在智能变电站中的运用研究有着十分重要的意义。
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下述单元：模拟量输入接口单元、开光量输入/输出接口、数据处理单元、通信接口、人机接口等。其示意框图如1所示。
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，如图2所示。
2.2数字化保护装置的接口实现
数字化变电站中的一次设备采用电子式互感器，采集到的数据在互感器的内部通过光纤以光数字信号传输到低压端，然后利用合并单元（MU）处理后得到符合格式要求的数字量输出。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。取而代之的是一个光收发模块，它结构小巧，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。从而避免了模数变换处理等环节引入的误差，提高了数据的精确度。
三、数字化变电站继电保护技术
3.1数字化变电站继电保护装置
数字化继电保护装置原理是利用电子互感器采集数据，数据在互感器内通过光纤利用光数字信号将数据传到低压端，在MU（合并单元）处理后，得出符合标准的数字量输出。数字化保护装置由光接收、开入、中央处理、出口四个单元以及人机和通信接口等。
3.2数字化变电站提高了继电保护的运行水平经过多年的发展，国内微机保护在原理和技术上已相当成熟，处于国际领先水平。但是，仍然存在着一些问题：（1）二次回路设计接线错误，电缆长，执行反事故措施不到位，电缆老化后接地，造成保护误动；（2）定值项多，控制字和跳闸矩阵设置错误；（3）变电站直流电源回路故障接地引发继电保护误跳闸；（4）由于有许多季节性负荷，备自投（备用电源自动投入）、低频低压减载压板等核查、切换工作量大，易出错；（5）CT特性恶化和特性不一致引起故障延迟切除和区外故障误动如果采用基于IEC61850标准的数字化变电站技术，由于二次电缆少，在不增加硬件设备、不重复采集交流信息的前提下，将相应功能分散到各间隔保护单元中，实现了网络化母线保护、网络化备自投和网络化低频低压减载功能，可以基本消除以上限制继电保护运行水平继续提高的瓶颈。同时，保护定值、控制字简化，保护压板、按钮和把手大大减少，也可以显著减少运行维护人员的“三误”事故（误碰、误接线、误整定引起的事故）。
四、数字化继电保护系统在智能变电站中的应用
目前，变电站正迈入智能化时代，传统的继电保护也应与时俱进，以适应新变化新形势的发展。要想让数字化继电保护系统发挥出强大的作用，首先就要改进原有的继电保护设备，将电子式互感器取代传统的电磁式互感器，用光纤代替电缆并使用有智能单元的断路器。针对设备所发生的变化，采取下文的测试检验方法：
（1）过去的方式是在保护装置中输入电压和电流的模拟量，而现在新的方式是被光纤数字信号所替代。而光纤数字信号要求采用有跨间隔数据要求，以尽量在不同间隔间发生数据传输时，避免发生传输时间的不同步的情况。一旦发生明显的时间不一致的情况，保护装置就不会达到正常的期望；（2）从传统的方式中可以看出，以前的变电站在继电保护方面大多使用接点直接跳闸。但是，GOOSE网目前在智能变电站得到了广泛的应用，在数字化继电保护中，数字信号也会通过GOOSE网等新的网络向智能终端传输，原有的实用节点直接跳闸此时会被取代，使系统的安全性和稳定性都得到了极大的保证，也方便了对以后的设备维修检查以及扩建；（3）当前智能变电站中的智能变电器则在原先的基础上增设优先级别，借助于GOOSE报文来实现数字信号的传递。在测试检验中，可利用整组传动实验对变电站保护装置输入和输出信号来进行检验，以确定输入输出信号的准确性和精确性；（4）与传统的继电保护系统相比，数字化继电保护系统是采用光纤数字信号的输入方式，因此数据同步性检验与测试十分有必要，例如对变压器差动保护进行测试检验和母差保护进行测试检验等，以确保数据的同步性；（5）光纤以太网在检验时主要是针对光收发器件的功率以及误码率来进行检验，从而保证其物理连接的准确性和可靠性。针对这一检验过程，数字化继电系统也采取的是现代化检验手段，通常依靠网络进行相关的检验。
五、结语
数字化继电保护系统对建设智能变电站所显示出的强大推动作用，已经得到了国家以及相关学者的研究及重视。在实际运行中，数字化变电站突显出节约土地和电缆，使内部监控网模块化、规范化、高效、稳定等诸多优点，为实现电力生产现代化提供了及时科学的网络信息和决策依据，对我国变电站的运行管理产生了深远影响。
参考文献：
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[2]数字化变电站继电保护技术分析[J].李官宇，李彦，李媛媛.中国新技术新产品.2017（01）
[3]数字化变电站继电保护技术[J].农济阳.通讯世界.2017（06）
[4]数字化变电站继电保护技术研究[J].丘雪娇.企业技术开发.2013（23）
论文作者:王伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
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