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探析数字化继电保护在智能变电站中的应用

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 探析数字化继电保护在智能变电站中的应用 作者:王军克 来源:《中国新技术新产品》2015 年第 18 期 摘 要:变电站综合自动化的发展趋势推动了变电站向数字化方向发展。变电站数字化的 基本特征就在于其对电子式电流互感器和智能开关的利用,并使电气设备的智能化目标得以实 现,而光纤通信的有效应用,也使信息传输的网络化和信息模型、通信息以的标准化目标得以 达成。计算机技术和通信技术的日新月异,使许多高新技术被引入并应用于数字保护设备中, 相应的,我国的继电保护发展也取得了一定的成效。本文将围绕数字化继电保护在智能变电站 中的应用展开探讨。 关键词:数字化;继电保护;智能变电站 中图分类号:TM77 文献标识码:A 在变电站中,一旦有故障发生,继电保护系统就能及时发现,并发出相应的警告信号或直 接清除故障,以保证整个电力系统的正常运行。而数字化继电保护是由传统的继电保护加数字 技术发展而来,在变电站保护上能够发挥出更为显著的保护作用。 一、数字化继电保护在变电站应用中的关键技术 (一)基于过程层的分布式母线保护技术 与传统集中式母线保护不同,分布式母线保护不存在易受干扰、二次接线复杂和不易扩展 等缺点,且具有分散处理能力。但要使分布式母线保护充分发挥出其效用,就必须为其提供更 多的实时性数据。传统变电站要想达到以上这些要求十分的困难,而变电站数字化后却能够依 托强大的数字技术来帮助有效的完成以上要求。数字化变电站通过分布式的电子式互感器和合 并单元的数据采集模式的利用和统一精确的时钟的选用(这里为使各个数据采集单元时钟、各 个保护装置时钟准确同步的目标得以实现,还运用了精密对时技术),保证了数据采集的高度 同步化,也使各保护之间的信息交互和相互配合目标得以很好的实现。 (二)数字化的变压器保护技术 为确保变压差动保护时刻处在正常运行状态中,首先就应该充分了解影响其正确工作的两 个关键问题:第一是励磁涌流的正确识别问题;第二是由故障电流和防止外部短路时暂态不平 衡电流引起的差动保护误动问题。电磁式电流互感器不能对励磁涌流中产生的非周期分量进行 有效的传遍,这也就改变了二次侧电流所表现的涌流特性,最终导致对保护的判断中出现失 误。电子式电流传感器具有高保真传遍直流和高频分量的特性,通过对以上特定性的利用,并 以励磁影流发生时电流的特点为依据,可以为励磁涌流与故障电流的正确区分提供行之有效的 新判据,进而使变压器差动保护误动现象的发生得到有效的防止。在变压器中应用电磁式电流 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 互感器,会因为各侧的暂态特性存在差异而导致变压器差动保护的暂态不平衡电流有所加大, 这也会使变压器差动保护误动的发生概率有所提高,针对以上问题,当下运用最多的方法使提 高保护的动作电流值,但这会对匝间短路时保护的灵敏度造成一定的影响。而在数字化变电站 中,电子式互感器的应用可以保证各侧互感器的二次暂态电流保持高度的一致,这也会使匝间 短路的灵敏度提高 10 倍以上,最终使变压器差动保护的有效性得到显著的增加。 (三)输电线路数字化保护技术 输电线分相瞬间值纵差保护误动产生的根本原因就在于传统电流互感器的饱和问题,而应 用于数字化变电站的纵差保护中的数据都是由不存在饱和问题的电子式电流互感器提供的,这 也就从根本上杜绝了因饱和问题引起的纵差保护误动的发生。将传统的电流互感器和电子式电 流互感器的比制动差动保护动作特性放在一起进行比较和分析,我们可以清楚的发现电子式电 流互感器的应用,能够很好的提升差动保护的灵敏性。而由电子式电流互感器为数字化的距离 保护提供采样值,也能有效的避免铁芯磁饱和问题的出现,同时还能大幅度提升保护的起动元 件、选相元件以及距离阻抗元件的性能和动作准确率。除此之外,运用电磁式电流互感器,其 存在的饱和问题还会从很大程度上影响过电流保护和反时限过流保护的动作时间;过电流保护 由相角测量的方向决定,其动作的选择性也会受到电磁式电流互感器二次电流波形畸变的影 响;虽然过电流保护的结构十分的简单,但在受到电磁式电流互感器饱和的影响后,也会产生 较多的误动现象。而在数字化变电站采用的是电子式电流互感器,这种互感器不存在饱和问 题,用其提供的采样数据,自然能够使电流传变程中引入误差得到根本的消除,从而使保护的 动作性能得到很好的改善。 二、数字化继电保护在智能化变电站中的应用 变电站保持高效稳定运行的第一层保护就来自于继电保护。而继电保护数字化以后,其科 技含量越来越高,也使变电站的发展要求得到了更为充分的满足,继电保护设备信息传递的数 字化目标也得到了很好的实现。下面介绍数字化继电保护中集中新的测试检验方法。第一,与 传统的测试检验方式相比,数字化继电保护摒弃了在保护装置中输入电压和电流的模拟量的方 法,而是选择在保护装置中输入光纤数字信号。这种光纤信号要求在继电保护设备存在有跨间 隔数据需求时,在进行不同间隔间的数据传递时,需要在时间上尽量保持一致。而当无法确定 的问题或超出接受范围的问题存在于实际运用中时,保护装置的作用也就根本无法发挥出来。 第二,总结实际操作中的经验,我们可以发现接点直接跳闸方式在智能变电站继电保护中应用 十分的广泛,并逐渐在智能变电站保护措施中得以应用。当前,智能变电站中广泛的应用了网 络保护系统,该系统可将数字信号向智能终端传送并引发跳闸,这也就使系统运行的安全性和 稳定性得到了有效的提高。第三,数字化继电保护中还会检验光纤以太网的误码率和光收发器 件功率,这使连接的准确性和生产的安全性都得到了有效的保障。第四,数字化继电保护中运 用了当前最先进的光纤数字信号输入技术,这使数字化继电保护的作用得到了更好的发挥,但 同时也对数据的实时性和同步性提出了更高的要求,因此,必须加大测试和检验的力度。 结语 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 数字化继电保护在智能变

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