智能变电站继电保护系统所面临的若干问题

朱明成

摘 要：近年来，我国社会发展对于电力的需求不断增加，受此影响，变电站也面临着更多的运行压力，此时，为了进一步提升变电站的运行效率和稳定性，就需要实现变电站的智能化发展。鉴于此，本文从智能变电站的特点入手，从电子式互感器、对时同步系统、就地保护以及异常数据等四方面，分析继电保护系统在具体运行时所面临的若干问题，为实现智能电网的更好发展提供借鉴。

关键词：智能变电站;继电保护系统;问题

前言：作为当今社会发展的主要能源，电力的发展不仅极大的便利了人民生活，同时也有效促进了国民经济的发展。如今，面对着人们不断上升的用电需求，为更好地适应社会发展需要，电力系统的发展不断扩大，与此同时，电网系统的结构也日益复杂，在这样的背景下，就需要进一步加强对于电力系统中的智能化继电保护自动化技术的研究，以便其能够更好地发挥在提高电力系统工作效率、增强电力系统运行稳定性中的作用。下面，笔者将就智能变电站继电保护系统的应用进行详细分析和阐述。

一、智能变电站的特点

其一是相关的合并单元、电子式互感器和智能终端等新设备相继出现，为继电保护过程中的相关测量控制操作提供了便捷;其二是网络交换机的大量应用，不仅局限于站控层，更延伸至过程层;其三是二次接线设计大量采用光缆，实现了数字化输出。

二、变电站继电保护概述

2.1智能变电站继电保护

继电保护是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。在智能变电站的建设中，使用先进技术实现变电站运作效率提升的同时，也需要在其继电保护系统部分，基于智能变电站的特点针对性地建立继电保护系统，继而在智能变电站的运作过程中，面对所出现的装置故障，可以在保护系统完整性的前提下进行系统保护，以实现整个电网的运作稳定和安全。

2.2智能变电站继电保护评价标准

在智能变电站中继电保护装置作为一种可以进行修复的元件，在对其使用可靠性进行评价分析时，需保障其状态划分的合理性，可划分为故障维修、拒动作、误动作、正常动作以及检修结果状态。当前我国对于智能变电站继电保护系统的评价范围主要包括以下几个方面：直流回路保护设置以及继电保护装置的运行情况、纵联保护通道保护使用设备的运行情况、交流电压以及电流回路的使用状态、供电保护装置使用状况等等。评价指标主要有修复率、故障率、可用率、可靠率以及正确动作率等。

三、智能变电站继电保护系统所面临的具体问题

3.1电子式互感器

在继电保护系统中，电子式互感器的使用对于线路安全、变压器运行、母联与母线等都形成了较为有效的保护作用，一定程度上为继电保护增添了可靠性。然而在电子式互感器的具体应用过程中也存在诸多显著问题。

其一，电子互感器的使用增添了系统的运行负担，器件的增加会导致系统的可靠性有所下降，部件之间的延时问题、网络延时、采样难以达到同步等问题都会进一步影响到继电保护系统的正常工作。

其二，变电技术的发明与应用致使站内电磁环境呈现出日益复杂化的特质，对于电子式互感器的正常工作造成了一定干扰，尤其以采集器作为其中的代表，最易受到电磁干扰的影响。当断路器与开关进行分合操作，或系统出现短路故障时，也会对继电保护系统的正常工作运行造成一定干扰。其三，在电网发生扰动、电力系统出现故障期间，处于暂态过程的电流互感器将直接影响到电子式互感器测量的精确度，进而导致继电保护系统发出错误动作。此外，在继电保护系统实际运行的过程中，变压器、互感器这类非线性铁磁元件的暂态过程并非独立存在与发生的，彼此间会产生交互作用，进一步影响到继电保护系统的安全运行。

其四，作为电子式互感器的关键组成元件，模拟信号在合并单元上得到有效汇集，并由此转换为数字信号。鉴于采样时间序列与接收数字量采样存在不对等关系，因此选择采用插值算法的方式进行重新采样。但该算法自身便存在较大的漏洞，受算法难易程度以及算法阶数的影响，在插值时必然会产生一定误差，并且插值的位置选择会直接影响到信号的谐波。在具体计算时常常为追求插值速度而忽视算法的准确度，进而造成插值结果与实际情况存在较大误差。同时，受合并单元自身性能的影响，倘若其电源受到损坏或外界电磁波对其造成干扰，都会影响到合并单元的正常工作，严重者会导致合并单元发生重启的异常情况。此外，诸如计数程序等程序上出现疏忽也会影响到合并单元的准确性，合并单元的安全可靠性对于继电保护系统的正常运行发挥着重要的意义。

3.2对时同步系统

相较于传统变电站而言，智能变电站的继电保护系统对于数据传输网络与对时同步系统提出了较高的要求。

当前在我国变电站中，继电保护系统中的时钟源主要依靠接收卫星信号，并以此作为对时的标准参照，但时钟接收信号的能力会受到地理位置、天气变化等多重因素的影响而产生偏差，因此要想确保提高对时同步系统的可靠性，還需要加强主时钟的守时能力，并结合实际偏差选取最佳的拉入同步策略。鉴于同步系统中存在诸多复杂环节，各个环节存在的干扰将极有可能导致时钟同步信号在输出到合并单元时产生异常跳变。在此情况下，应当尽量保证合并单元输出带有同步品质因数的连续、稳定数据，以期最大限度消解对于继电保护设备造成的影响。

通过分析以上关于对时同步系统对继电保护装置造成的影响，可以从以下三方面予以解决：首先是针对线路进行保护，当电流或电压任一数据失步时，保护系统收到信号后会立即执行闭锁式保护，与此同时退出相应的方向元件，并自动投入电压互感器断线过流。其次是针对变压器进行保护，主要分为两种情况，一种是任一测相的电流失步，则应闭锁变压器差动保护;另一种是外接零序电流或间隙电流失步，这一情况则并不影响保护行为。最后是针对母线进行保护，倘若母线电压通道数据发生无效或失步等问题时，则无需闭锁差动保护，但应闭锁该母线电压对保护有影响的判据;倘若支路保护电流出现失步问题，则需要将差动保护进行闭锁;倘若母联支路电流通道数据失步，则无需闭锁母线保护;当支路电流失步时，则无需闭锁支路的失灵保护。

以上述探讨为依据，可以判断出对时同步系统是影响继电保护系统效能的主要因素之一。此外，由于主时钟的信号接收能力会直接影响到保护测控设备的运行，因此继电保护系统还应当不断攻克技术难关，逐步减少对于卫星同步信号的依赖，加强对于本地时钟信号的研发与应用，才能够更好的改善信号同步问题，提高对时的精准性。

小结：综上所述，本文在对变电站继电保护的相关概念和理论予以概述的基础上，就当前智能变电站继电保护系统所面临的若干问题及避免措施进行了探究，得出以下几点研究结论：在智能变电站相关技术不断发展的背景下，其继电保护系统需要结合智能变电站的技术革新，在技术更新上也不断跟进，保障智能变电站的供电稳定性，当前智能变电站继电保护系统所面临的问题主要包括越级跳闸及延时跳闸、母线全停及误动、计算失误及人为失误，针对于这些问题可通过加强数字化技术的应用、提升改造技术水平、提高运作操作精准性、强化保护装置质量检验工作等措施予以避免。

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