數(shù)字變電站對繼電保護若干問題的思考

　　引言 

　　數(shù)字變電站是一個不斷發(fā)展的概念。理想的數(shù)字變電站是指變電站內(nèi)一次電氣設(shè)備和二次電子裝置均實現(xiàn)數(shù)字通信，并具有全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)通信平臺，在此平臺的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能裝置之間的互操作性。目前它是由電子式互感器、智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在IEC61850 (國際電工委員會IEC 制定的變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)標準體系)通信規(guī)范基礎(chǔ)上分層構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)備間信息共亨和互操作的現(xiàn)代變電站。作為一門新興技術(shù)，數(shù)字變電站從提出開始就受到了極大的關(guān)注，并已成為我國電力系統(tǒng)研究的熱點之一。隨著相關(guān)軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，數(shù)字變電站必將成為變電站技術(shù)的發(fā)展趨勢。 

　　1 數(shù)字變電站的意義 

　　數(shù)字變電站將會給我國變電站的運行和管理帶來深遠的影響，無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面，都具有重大的意義。 

　　從技術(shù)方面來說，數(shù)字變電站可以減少自動化設(shè)備數(shù)量，簡化二次接線，提高系統(tǒng)的可靠性；減少設(shè)備的檢修次數(shù)和檢修時間，提高設(shè)備的使用效率；方便設(shè)備的維護和更新，減少投運時間，提高工作效率。此外，還極方便了變電站的擴建及自動化系統(tǒng)的擴充。 

　　從經(jīng)濟方面來說，可以減少占地面積，從而減少建設(shè)投資：減少變電站壽命周期內(nèi)的總體成本，包括初期建設(shè)成本和運行維護成本；實現(xiàn)信息在運行系統(tǒng)和其它支持系統(tǒng)之間的共享，減少重復(fù)建設(shè)和投資等。 

　　2 數(shù)字變電站的主要特征 

　　2．1 數(shù)據(jù)采集數(shù)字 

　　數(shù)字變電站的主要標志是采用數(shù)字電氣測量系統(tǒng)采集電流、電壓等電氣量，實現(xiàn)了一、二次系統(tǒng)在電氣上的有效隔離，增大了電氣量的動態(tài)測量范圍并提高了測量精度，從而為實現(xiàn)常規(guī)變電站裝置沉余向信息沉余的轉(zhuǎn)變以及信息集成化應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。 

　　2．2 系統(tǒng)分層分布化 

　　變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從集中式向分布式的轉(zhuǎn)變，第二代分層分布式變電站自動化系統(tǒng)大多采用成熟的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和開放式互聯(lián)規(guī)約，能夠更完整地記錄設(shè)備信息并顯著地提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 

　　2．3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊化 

　　數(shù)字電氣測量系統(tǒng)只有體積小、質(zhì)量輕等特點，可以將其集成在智能開關(guān)設(shè)備系統(tǒng)當中，按照變電站機電一體化設(shè)計理念進行功能優(yōu)化組合和設(shè)備布置。在高壓和超高壓變電站中，保護裝置、測控裝置、故障錄波及其它自動裝置的I／0 單元作為一次智能設(shè)備的一部分，實現(xiàn)了IED 的近過程化(processclose)設(shè)計；在中低壓變電站可將保護及監(jiān)控裝置小型化、緊湊化并完整地安裝在開關(guān)柜 
上。 

　　2．4 系統(tǒng)建模標準化 

　　IEC61850 確立了電力系統(tǒng)的建模標準，為變電站自動化系統(tǒng)定義了統(tǒng)一、標準的信息模型和信息交換模型，其意義主要體現(xiàn)在實現(xiàn)智能設(shè)備的互操作性、實現(xiàn)變電站的信息共享和簡化系統(tǒng)的維護、配置和工程實施等方面。 

　　3 數(shù)字變電站提高了繼電保護的運行水平 

　　經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)微機保護在原理和技術(shù)上已相當成熟，處于國際領(lǐng)先水平。但是，仍然存在著一些問題： 
二次回路設(shè)計接線錯誤，電纜長，執(zhí)行反事故措施不到位，電纜老化后接地，造成保護誤動；定值項多，控制字和跳閘矩陣設(shè)置錯誤；變電站直流電源回路故障接地引發(fā)繼電保護誤跳閘；由于有許多季節(jié)性負荷，備自投(備用電源自動投入)、低頻低壓減載壓板等核查、切換工作量大，易出錯；CT 特性惡化和特性不一致引起故障延遲切除和區(qū)外故障誤動；保護通道問題等。 

　　而對于這些缺陷，由于直接采用數(shù)字量，能真實反映系統(tǒng)一次電氣量信息，裝置可采用更先進的原理算法，其集成度可以更高，抗干擾能力大大增強，再加上在線監(jiān)測、在線檢修自動化，裝置運行也將更加穩(wěn)定。 

　　4 數(shù)字變電站給繼電保護帶來的挑戰(zhàn) 

　　基于IEC61850 通信協(xié)議的數(shù)字變電站將變革傳統(tǒng)的變電站一、二次設(shè)備，它的特點是采用分布分層的結(jié)構(gòu)體系，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)統(tǒng)一建模，數(shù)據(jù)自描述，采用抽象通信服務(wù)接口和特殊通信服務(wù)映射技術(shù)，實現(xiàn)智能設(shè)備間的互操作能力，面向未來的開放體系結(jié)構(gòu)。數(shù)字變電站將會給變電站的設(shè)計