浅谈数字化变电站的继电保护技术

近年来，为加快建成结构合理、技术先进、运行灵活、安全可靠、经济高效、各电压等级协调发展的坚强智能电网，四川省电力公司捕捉*新科技**成果，在成都试点建设数字化变电站、建设具有自愈和兼容特征的智能化配网、大力推行智能电表，继续改造电网设备，提高配网自动化水平，为成都经济发展提供坚强的电力保障。

为了应对未来技术发展及应用需求，与数字化变电站相配套的继电保护技术也需要进行深入研究。

一、数字化变电站

数字化变电站就是使变电站的所有信息采集、传输、处理、输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。

2010 年 9 月，国家电网公司首座智能变电站——四川北川永昌 110 千伏智能变电站投运。该站位于四川绵阳市北川县新城，投资近 4000 万元，采用智能变压器、智能 GIS 等智能设备，实现了变电站自动控制、状态监测、智能调节等功能，彻底解决了传统变电站二次信号易受干扰的技术难题，具有信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、应用功能互动化的智能特征。该站采用紧凑布局，节约占地近 200 平方米，施工过程中实现土石完全自身平衡，采用高效环保保温技术和节能绿色灯具，为资源节约型、环境友好型的智能电网建设积累了经验。

二、继电保护技术

变电站继电保护装置的应用包括：1、线路保护，一般采用二段式或三段式电流保护，其中一段为电流速断保护，二段为限时电流速断保护，三段为过电流保护。2、母联保护，需同时装设限时电流速断保护和过电流保护。3、主变保护，主变保护包括主保护和后备保护，主保护一般为重瓦斯保护、差动保护。

随着继电保护装置的飞速发展，电力系统对继电保护装置的基本要求包括快速性、可靠性、选择性和灵敏性。

1、数字化变电站提高了继电保护的运行水平

数字化变电站的主要标志是采用数字化电气测量系统采集电流、电压等电气量，实现了一、二次系统在电气上的有效隔离，增大了电气量的动态测量范围并提高了测量精度，从而为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变以及信息集成化应用提供了基础。

2、数字化变电站对继电保护技术提出了新的挑战

更高的继电保护性能。具体到电力继电保护设备来说，包括：电力状态参数的快速准确监测；系统很强的存储力能更好地实现故障分量保护；先进、优化的自动控制、算法和技术；在满足当前继电保护功能和性能需求的条件下，以更低的整体系统成本实现。

更好的系统软硬件的扩展能力。产品方案的可扩展性是当前很多嵌入式系统产品方案选型的一个重要考虑点，对于继电保护系统来说尤其如此。特别是随着变电站通信网络及系统的系列国际标准 IEC61850 的逐步导入和推广，对当前所采用的硬件平台的性能可扩展性提出了严峻挑战。

更高的可靠性。可靠性除了系统软件设计的优化和调试外，体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响，不易受元件更换的影响；且自检和巡检能力强，可用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。

3、新型继保技术在数字化变电站的应用

（1）智能变电站继电保护测试仪

许继研制 DRT-802 测试仪是在积累数字化变电站产品开发经验的基础上，精心为数字化变电站打造的一款继电保护测试仪。该测试仪功能丰富，支持 IEC 61850-9-1/9-2、GOOSE 收发、开入开出及小信号模拟量输出，能够满足数字化变电站任意电压等级继电保护装置的测试需要。

（2）全数字化变电站动态仿真系统

数字化变电站具有信息化、数字化、互动化、自动化的特点，是智能电网建设的重要内容。目前国内在运多座不同模式数字化变电站 , 其继电保护等二次设备性能尚无有效检测手段，无法满足全数字化变电站数字化设备的检验和监测要求。

山西省电力公司 2008 年开展的“全数字化变电站动态仿真系统开发研究”项目，研究了数字化变电站通讯组网方式及电子式互感器工作原理，完成了全数字化变电站动态仿真系统的硬件开发，实现了仿真系统及故障录波器软件开发界面的人性化操作，进行了线路保护、变压器保护及母线保护的技术性能检测，成功研发出一套数字化变电站闭环动态实时仿真系统。

该技术实现全数字变电站运行方式、操作演习及事故状态的仿真模拟，为数字化变电站综合自动测控系统、继电保护设备、智能仪表、故障录波设备等智能二次设备提供仿真模拟信号源；实现对电网的各种电压等级的线路、变压器、母线等保护和综合测控系统实现动态闭环测试，检验设备技术性能，为智能电网建设的设备选型、性能研究提供了重要的技术支持平台。意义重大。

（3）智能开关与非常规互感器技术

采用低功率、数字化的新型互感器代替常规的 PT 和CT，将高电压、大电流直接变换为数字信号，利用高速以太网构成数据采集及传输系统。基于微机、电力电子技术和新型传感器建立新的断路器二次系统，保护和控制命令可以通过光纤网络传输到断路器操作机构的数字化接口。

2009 年，资阳 35 千伏石湍变电站升级改造工程主要是对该站的二次保护系统、开关等电器设备进行更新改造。该站的继电保护装置均用南瑞继电保护装置，是目前*先进的保护装置，此次改造大大地提高了对该区域供电的可靠性和安全性。为了节省停电时间和确保石湍变电站的设备安全运行，公司经过周密的前期准备，对石湍镇变电站实施全站停电，以便缩短施工进度。整个升级改造工程于 2009 年 12 月 8 日**竣工。

结语

目前，我国决心打造具有网络化、自动化的统一的坚强智能电网，四川省电力公司将在 2010 至 2012 年期间，加大电网建设投入实施 “坚强智能电网工程”，通过“坚强智能电网工程”建设，在成都试点建设数字化变电站、建设具有自愈和兼容特征的智能化配网、大力推行智能电表，继续改造电网设备，提高配网自动化水平，为整个四川经济发展提供坚强的电力保障。