针对数字化变电站继电保护适应性的相关探究

倪文思

摘 要：文章对数字化变电站继电保护适应性进行分析，并在此基础上谈一下个人的观点和认识，仅供参考。

关键词：继电保护；数字变电站；适应性；研究

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）29-0095-02

继电保护在数字化变电站中的应用非常普遍，然而继电保护系统测量精度比较差，而且安全性较低。常见的问题时动态范围相对较小，不仅难以有效满足变电站继电保护设备的适应性要求，而且对电力系统运行安全可靠性产生了严重的影响。基于此，应当对数字化变电站继电保护适应性加强分析，这具有一定的现实意义。在继电保护适应性方面，主要表现在以下几个方面。

1 电子互感器

1.1 不同类型的电子互感器存在的差异

对于电子互感器适应性而言，就目前数字变电站现状来讲，常用的能源方式有两种，一种是有源式互感器，另一种是无源式互感器。基于原理上的区别，还可将其分成光学原理式、线圈原理式两种类型的互感器。不同的类型，原理也存在较大的差异，如果不及时采取有效的措施，则会对互感器在数字化变电站上的混用产生影响，甚至造成数据差异。

第一，测量延时可能会出现一定的差异和区别。电流互感器的类型不同，其测量标准就会存在较大的差异。在实际应用过程中，测量数据时间误差屡见不鲜，即延时差异。实践中若想有效解决这一问题，确保各种类型的装置能够协调应用，在具体作业之前应当对各种设备进行严格测量。数据处理过程中，还需考虑延时补偿。

第二，量程差异问题。不同的电子互感器，量程不尽相同，在实际应用过程中，虽然有部分设备量程处于安全状态，但是一些设备超量程现象也并非鲜见。从实践来看，若测量数据超过规定量程，则测量数据的正确性就会比较差，为避免该种现象的发生，应当对设备的规格和型号进行统一规定，所选设备应当保证型号一致。

第三，采取有效的措施应对互感器数据异常问题。一般而言，采样数据畸形变化的成因主要有两种，一是互感器受外界因素影响，一是互感器硬件出现故障问题。基于此，若因电子互感器畸形变化而造成传输数据异常，则该过程中的保护设备就会对其进行及时的判断，有利于错误动作的防治。实践中若采样数据信息异常较大，则应对及时更新故障算法，以此来提升电子互感器的稳定性。

1.2 解决差异应注意的问题

为有效解决数据差异问题，还应当注意以下三方面的内容：

第一，电子互感器内传感器元件以及测量系统之间相互独立。实践中，可适用于测量和保护的采样值，包含了合并单元中发送的数据帧中，保护算法的应用，对引入的测量、保护数据进行分析，对采样数据加强监控。若数据中只有一个发生了畸形变化，则无需启动保护。

第二，就电子互感器而言，在其元件采集系统中，可将两路独立数据系统有效地利用好。通常情况下，上述两路系统在同一传输元件内合并，然后再向保护设施发送采集的数据结果。采用该种方式，保护设施即可在继电保护设备启动、动作逻辑判断等方面应用数据信息。此时，应对综合性地对比分析两路数据，对数据信息采集、监控。

第三，根据电流定律，在相同节点上，电流的流进与流出矢量之和是零。在过程层采样值组网过程中，保护设施可以利用过程层上的共享特点（数据共享），对互感器电流采集加强监控。

2 对保护动作的影响

较之于传统方式，过程层组网更能有效实现继电保护动作延时。对于继电保护而言，其动作时间短、制动面积小，这有利于稳定性的提高。在该种情况下，高压电网表现的非常的明显。就过程层而言，其组网方式继电保护动作时间延长的原因是保护设施采样、网络以及电子互感器处理等延时。

基于此，工作人员应当不断完善和健全继电保护算法、提高数据信息的有效处理率，并在此基础上不断对过程层网络设计进行优化，尽可能实现继电保护作业时间的减少，这有利于稳定性的提升。对于数字化保护动作出口而言，主要成因是电子式互感处理器、网络以及保护装置的延时应用是采样延时法对时间裕度进行设计，如图1所示，为常规性的保护以及数字化动作时间产生的影响因素。

根据上述因素，采取下述方式来实现保护出口时间的缩短：对电子式互感器工艺技术革新和改进，以此来有效减少整体延时处理；对保护算法定期改变，结合实际需要引进高新技术，使采样频率逐渐向互感器发送数据频率倍数转变，以此来缩短数据信息处理重新插值采样所需时间。对于数字化变电站而言，其计划过程中应当对过程层网络设计理念改善和创新，使过程层通信技术得到不同程度的强化。

2.1 针对电子式互感器数据异常的应对方案

对电子式互感器进行检测，应对适当增大力度，而且还应对对电子式互感器自身的稳定性设置由一定的要求，这有利于其稳定性的增强。电子式互感器内测量传感设施、数据采集等，彼此之间是互相独立的，合并单元数据发送过程中，在相同时间内带有测量、保护的采样值等方面的内容。

基于此，可使计算经带入测量数据以及保护数据信息的对比，以此来保护接收到的采样数据信息监控过程。值得一提的是，在此过程中若出现突变的仅为某数据，则不会启动保护。根据电子式互感器内的传感元件动作模式，以两路独立的信息数据采集部门完成采集任务，两路采集机构同时输出，方可在统一合并单元中适当的接入，以此来确保传送至保护设备的过程更加的顺利；然后保护设施将两组数据以差异性形式应用在启动以及动作判断过程中的计算上，以此来确保只有一组信息数据变化时，对动作出口不会造成影响，以免出现误动现象。

根据基尔霍夫研究的电流定律，相同节点的电流流入以及流出矢量和为零，过程层数据采样组网状态，使保护设施能够充分利用和分享过程层数据，从而采集其它电流，并利用一定的计算方法对其准确计算，以此来确保保护算法对互感器采集数据的有效监控。在此过程中，如果发现存在着一定的差异，则保护不会启动。

2.2 继电保护与互感器采样同步

对于数字化变电站而言，其采样数据处理的同步性，对系统所起的作用非常重要。在对数字化变电站采样数据进行处理设计过程中，可采用以下几种方案：

第一，变电站内的全部时钟应当保持一致。之所以要保持一致，主要原因在于变电站中设备外部时钟源可视为数据同步源，而且外部的时钟源又有包含同步卫星时钟信号。比如，北斗、GPS以及伽利略卫星等时钟信号，而且还可以采用铷钟或者铯钟等高精度、高科技电子钟，后者可以采用同步数字化光纤网络时间，这样可以有效提高钟源准确性。

第二，对互感器计算方式进行有效处理。对其建议利用合并单元格插值法进行计算，对其进行同步处理能够利用采样数据模式。对于保护设施，建议采用插值法进行计算，并且对所接受的相应数据进行同步处理。

第三，对互感器采集数据同步源采用保护设施。对于该保护设施，其有相关性互感器采样数据同步问题可以解决之。

2.3 继电保护和互感器采样的同步性分析

数据采样及其传输延时，可以有效增大受互感器以及网络设施、设备影响。对于不同品牌和类型的互感器而言，其应用过程中也对数据信息的传输差异产生一定的影响，严重时可能会出现采样延时问题。

基于此，应当对数字变电站采集的相关数据予以同步处理，这样可以消除因传输延时而造成的不利影响，从而实现了数据信息采集时间的精准辨别以及变电站间隔层、过程层信息数据的同步性。

在同步处理过程中，建议采用合并单元差值方法进行计算，并且采取互感数据、保护设施所采集的同步处理。此外，还可应用统一站内时钟法，统一设置外部时钟源，必然伽利略卫星、GPS等同步时钟信号；在此过程中，还可以采用铷钟等电子钟，利用其精度高的特点，对外部时钟源精确的以及可靠性予以提升，从而使其可以作为互感器采样信息数据处理的一种同步源。

2.4 继电保护模拟测试

继电保护动作的灵活性、快速性以及可靠性等，在保护测试过程中所起的作用非常重要，同时这也是保护测试的一个重要指标。目前变电站采用的互感器，间隔比较多，而且类型也比较多，这有效的增大了对继电保护适应性的要求和力度。

实践中，为了能够有效提升对系统过程层网络异常现象的适应性，在数字化保护设备中也产生了各种类型的闭锁机制，要求相关人员对闭锁机制合理保护测试，延长保护时间。我们应当结合变电站网络化、互感器实况，制定合理的动态模拟方案，并且通过测试，对变电站性能和功能进行严格审查，以确保其能够符合规划和设计标准，使其具有一定的可行性。在一定的电网环境条件下，该种测试也可测试保护应用效果。具体测试方法主要有模拟变电站典型系统以及组网模式、对不同的电器故障进行模拟测试、模拟测试通信网络以及变电站互感器潜在的异常和问题；或者在特定系统下，立足现有条件，模拟变电站系统等。

3 结 语

总而言之，基于科技水平的不断提高，尤其是一些专业的高精尖技术得以突破，数字化变电站继电保护适应性因此而有所改善提高，其在应用实践中也可以有效发挥效益。然而，相关技术和工艺得以改善和提高的同时，也存在着一些问题与不足。实践中，我们应当立足实际，从技术和工艺方面着手，有效的解决实践中存在的问题，充分发挥数字化变电站的作用，只有这样才能实现其经济和社会效益。

参考文献：

[1] 代念萍，张经纬.数字化变电站继电保护二次装置适应性研究[J].中国 新技术新产品，2015（10）.