提高110kV数字化变电站继电保护可靠性的方法

孙文文+程晓通+张太敏

摘 要：由于社会生产活动对电力的需求不断增大，致使电力行业的发展规模有所壮大，在发展的同时，电力系统面临着前所未有的运行压力，变电站的继电保护工作成为一大难题。对此，各个电力企业通过引进先进技术来帮助完善变电站继电保护措施，这也成为电网发展的必然趋势。文中就以110kV数字化变电站继电保护的特点作为研究110kV数字化变电站继电保护可靠性方法的切入点，探讨影响继电保护可靠性的相关因素以及对应的解决措施。

关键词：110kV數字化变电站；继电保护；可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.137

数字化变电站是对先进技术的有效应用，表现出了明显的智能化和现代化特征。主要是通过智能化的设备和网络化设备共同创建的，可以实现电气设备信息共享和相互操作的数字化变电站。在进行数字化变电站建设是需要将IEC61850通信标准作为建设依据，对变电站的影响主要集中在智能化一次设备和网络化二次设备上，其中的二次设备作用相对明显。变电站的继电保护就是二次系统中的主要部分，可以对电力系统的运行状态产生直接影响。

1 110kV数字化变电站继电保护特点

1.1 与110kV常规变电站相比较

传统的变电站继电保护采用的是接线的方式来实现数据信息采集和交流，进行信号传输时需要借助电缆，信号源也是传统的电磁式和分压式互感器。而数字化变电站继电保护将有线信号传输转变成无线的数字信号传输，不再需要借助电缆进行信息交流，只需要采用光纤技术就可以实现信息共享。信号传输过程为使用ETA、ETV进行一次信号采集，再将其转化成数字信号，之后利用光纤和网络导入继电保护装置，除此之外，刀闸和断路器也可以采用数字新的形式连接继电保护装置。

虽然在建设数字化变电站继电保护系统之后，传统变电站继电保护系统中存在的互感器二次短线以及多点接地等问题都可以有效杜绝，但是，随之而来的还有光纤和网络数据传输方面的新问题。除此之外，继电保护系统的基本操作也发生了改变，原有的继电保护系统只会对断路器发出跳闸指令，而实行数字化之后继电保护和断路器之间存在相互作用的关系，在数据化变电站继电保护系统中，继电保护不再是单纯的发出指令，还会在智能操作箱中监视断路器的动作，并且分析下一步的保护动作。

IEC61850通信标准中，将变电站的通信系统组成设置为变电站层、间隔层和过程层。IEC61850-8-1中将变电站层和过程层的网络设定为抽象通信服务映射接口制造报文技术，而IEC61850-9中将间隔层和过程成的网络设定为单相多路点串行通信链路。从上述内容可以看出虽然在过程和方法上存在不同，实质上保护逻辑和保护配置是相同的。数字化变电站继电保护只是在信息处理方面的流程进行了简化。

1.2 与220kV及以上数字化变电站相比较

对于220kV和更高等级的数字化变电站而言，110kV数字化变电站继电保护的特点体现在以下几个方面：配置相对简单，一个保护配置指需要满足一个元件，不需要借助通道进行保护操作，其保护对象为距离和电流，因110kV变电站通常情况下属于无人看管的状态，为此远程监控系统需要具备一定的可靠性。

2 继电保护可靠性影响因素及解决方法

2.1 继电保护装置的可靠性水平

（1）继电保护系统中相关设备的生产质量对系统装置的可靠性具有一定影响作用，由于数字化变电站继电保护装置是将有限的信息传输转变成无线的数字信号传输，为此，在数字量上具有很大差别。因不同厂家对IEC61850标准的认识存在不同，而且在设备选择时无法在同一厂家得到满足，这就造成了继电保护装置可靠性的隐患。为了长远的考虑，采购人员需要优先选择大厂家和信誉较好的厂家，通过选择质量较好的设备产品，来保证继电保护装置的可靠性。

（2）从装置研发方向考虑，数字化变电站做到了信息共享，应以信息共享之后信息的有效利用为切入点，首先研究生产出基于信息共享的后备保护，保证当主保护单元失效时（如保护装置发生断电），存在可替代的相对独立的近后备保护。需要注意的是，110kV变电站内一套保护对应一个设备，当断电发生或有装置事故要退出时，必须有后备快捷无误地阻断事故，不需依靠远设备处理事故。其次要考虑的是基于信息共享来提升保护性能，进而提升动作的可靠性。最后应考虑减少单个互感器对继电保护的影响。针对个别互感器出现的信息不能传送（主要有通信中断、数据错误等多种情况）问题，提升继电保护的冗余度，从而减少互感器带来的影响，确保继电保护的性能和动作可靠性。

（3）在装置的开发方面来说，110kV及以下数字化变电站的建设工作在不断推进，在不久的将来110kV及以下变电站将全面实行数字化和智能化，可以说数字化变电站继电保护具有良好的发展前景。据相关学者表示，有关于集中式后备保护的研究活动已经在进行中，虽然还没有实际的设备产生，相信随着科学技术以及数字化变电站的不断发展，开发出有效的集中式保护设备只是时间的问题，研发出的新设备必定在性能和可靠性方面有很大的提升。

2.2 继电保护的调试与安装

因数字化变电站的继电保护仅支持数字信息的传输与交流，为此需要在调试的试验仪和保护装置间增设一个数据采集装置，这就为调试工作增加了一定的难度。由于继电调试的工作人员本身对学历和专业知识的要求就较高，其中的部分人员还具备远程操作能力，为此，在接受新的调试方法训练时不存在无法接受的情况。而对于具备长期工作经验的技术人员来说，对于安装接线的技术相对娴熟，但是对新事物的接受能力明显不足。因此，对光纤安装的业务相对薄弱，很难在短期之内进行思想转变，这就需要加强对安装技术人员的培训工作，通过合理的调试和安装来提升继电保护的可靠性。

3 结语

变电站的继电保护装置是保障电力系统平稳运行的关键技术，因此，提升继电保护装置的可靠性是维系电力系统正常运行的必要之举。文中以110kV数字化变电站继电保护装置作为研究对象，分析其运行特点及对继电保护的可靠性产生影响的相关因素，并提出相应的解决方法，旨在提升110kV数字化变电站继电保护的可靠性，保证电力系统的稳定运行，以此，促进电力事业的长期稳定发展。

参考文献：

[1]程妮.提高数字化变电站继电保护系统可靠性措施分析[J].电子世界，2016（08）.

[2]陈翔.分析数字化变电站继电保护系统的可靠性和有效方法[J].城市建设理论研究：电子版，2013（17）.endprint