【導(dǎo)讀】從當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，數(shù)字化變電站領(lǐng)域呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢。做好數(shù)字化變電站中繼電保護(hù)如何配置工作顯得非常地重要。本論文正是基于此。其次，系統(tǒng)化地研究數(shù)字化變電站及其繼電保護(hù)的特點(diǎn)。該部分又主要從如。下的2個(gè)方面加以展開：數(shù)字化變電站的定義以及數(shù)字化變電站的特點(diǎn)。再次，研究數(shù)字化變電站中繼電保護(hù)的變化情況，分析幾類不同的變化情況。接著，分析數(shù)字化變電站繼電保護(hù)常規(guī)模式構(gòu)成方案。著重地論述了該方案。再其次，探析數(shù)字化變電站繼電保護(hù)站域集中式構(gòu)成方案。護(hù)方案加以探究，對(duì)比地研究2種方案。最后，實(shí)際地分析數(shù)字化變電站的應(yīng)用實(shí)例情況，同時(shí)也考慮到相關(guān)的問題，在線實(shí)時(shí)決策指揮，目標(biāo)是預(yù)防災(zāi)變的發(fā)生，從而達(dá)到預(yù)防大面積連鎖故障發(fā)生的后果；不同地域部門均對(duì)智能電網(wǎng)的定義進(jìn)行了界定。如若繼電保護(hù)裝置保護(hù)并不當(dāng)，就會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)。生極大的危害，進(jìn)而影響國民經(jīng)濟(jì)效益以及危害人民的生活。

　　

【正文】 設(shè)備 電子式電流電壓互感器 具有絕緣簡單、體積小、重量輕、安全、 線性度好、輸出信號(hào)可直接與數(shù)字化二次設(shè)備接口等優(yōu)點(diǎn)?；ジ衅骼玫凸β疏F芯線圈(LPCT)傳感測量級(jí)電流，利用空芯線圈傳感保護(hù)級(jí)電流，利用電容分壓器傳感被測電壓。互感器由低功率鐵芯線圈、空芯線圈、電容分壓器和傳感模塊等部分組成，互感器的輸出為數(shù)字光信號(hào)。 合并單元是聯(lián)系電子式互感器和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備之間的設(shè)備，用于對(duì)來自于娜感模塊的各相電流電壓信號(hào)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)性 (同步 )組合，并轉(zhuǎn)發(fā)給二次設(shè)備。 合并單元可完成各相電流電壓的采樣同步控制。然傳感模塊到合并單元之間為光纖聯(lián)系，采用規(guī)約傳送，合并單元到各二次設(shè)備必間 可采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通訊或者光 纖以太 網(wǎng)，傳 輸規(guī)約可 采用 IEC600448 、 IEC618509l 或IEC6185092 傳送。 與互感器相配套的合并單元同步處理電流電壓采樣的數(shù)字信號(hào)，輸入輸出路數(shù)可根據(jù)不同的應(yīng)用情況靈活配置。 數(shù)字式互感器接口的保護(hù)及測控系統(tǒng)雖然是新一代產(chǎn)品，但保護(hù)原理與已經(jīng)得到大量應(yīng)用的傳統(tǒng)保護(hù)相同，采樣取自合并單元的數(shù)字信號(hào)，而不再像傳統(tǒng)保護(hù)一樣由交流模塊模擬采樣。新一代保護(hù)測控裝置能夠滿足基于電子式互感器的數(shù)字化變電站的需要。 電子式互感器產(chǎn)品主要有三種 : 1)GIS 用的電子式 電流電壓互感器 用于 GIS 的電子式電流電壓互感器每相各兩臺(tái)，分別安裝在開關(guān)斷口的兩側(cè)。每一臺(tái)互感器包括相互獨(dú)立的兩組傳感器及其相應(yīng)的傳感模塊。每組傳感器包括一個(gè)電容分壓器、一個(gè)低功率鐵芯線圈和一個(gè)空芯線圈。 2)敞開式獨(dú)立安裝的電子式電流電壓互感器 獨(dú)立安裝的電子式電流電壓互感器，包括相互獨(dú)立的兩組傳感器及其相應(yīng)的傳感模塊。每組傳感器包括一個(gè)電容分壓器、一個(gè)低功率鐵芯線圈和一個(gè)空芯線圈。 3)低功率互感器 (LPCT) 電子式電流電壓互感器的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)勢與電壓等級(jí)成正比，因?yàn)橹挥性诟唠妷旱燃?jí)的互感器上， CT 飽 和、絕緣復(fù)雜、體積大、造價(jià)高的缺點(diǎn)才表現(xiàn)得越顯著。因此不應(yīng)在變電站內(nèi)各電壓等級(jí)都盲目地推廣和應(yīng)用電子式互感器。我們認(rèn)為在 110kV 以下，特別是對(duì) 1035kV 而言，應(yīng)用電子式互感器是不必要和不經(jīng)濟(jì)的。而采用 LPCT(低功率互感器 )是一個(gè)現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)的解決方案。 長期以來，電力系統(tǒng)中一直使用傳統(tǒng)大功率電磁式電流互感器測量一次側(cè)電流，為二次計(jì)量及保護(hù)等設(shè)備提供電流信號(hào)。傳統(tǒng)的電磁式互感器 CT 的額定輸出信號(hào)為 1A 或 5A。但是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，系統(tǒng)電壓越來越高，二次計(jì)量及保護(hù)設(shè)備趨于微機(jī)化，傳統(tǒng)的電流互感器已逐漸暴 露其缺點(diǎn) :(1)當(dāng) CT 變比較小時(shí)鐵芯面積會(huì)較大，且精度難以保證，應(yīng)用 LPCT 能顯著地縮小互感器體積并作者簡介 17 能保證精度 。(2)動(dòng)態(tài)范圍小，當(dāng)電流較大時(shí)， CT 會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象， CT 的飽和會(huì)影響二次保護(hù)設(shè)備正確識(shí)別故障 。 帶鐵心線圈的低功率電流互感器 (LPCT)是常規(guī)感應(yīng)式電流互感器的發(fā)展。 由于現(xiàn)代電子設(shè)備要求的輸入功率很低， LPCT 可以為此實(shí)現(xiàn)體積較小但測量范圍卻較廣的設(shè)計(jì)方案。 基于 LPCT 的新型電流互感器有體積小、動(dòng)態(tài)范圍大、精度高的優(yōu)勢。同時(shí)由于結(jié)構(gòu)簡單，不需添加附屬電子設(shè)備、二次設(shè)備改動(dòng)不大，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小，所以在 220KV 以下的低電壓等級(jí)變電站中有著廣泛的應(yīng)用前景。 LPCT 新型電流互感器的二次額定輸出電流為 200mA，試驗(yàn)證明， LPCT 能夠在滿足精度的前提下提供更大的動(dòng)態(tài)范圍，并且顯著地縮小了互感器體積。 智能化開關(guān) 開關(guān)的智能化是指將智能化傳感器技術(shù)、微處理技術(shù)、數(shù)字通信應(yīng)用于開關(guān)設(shè)備，用于監(jiān)視控制回路的完好性，監(jiān)視開關(guān)的氣體壓力、溫度、密度、斷口的行程、壓力泵的起動(dòng)時(shí)間累計(jì)等，為狀態(tài)檢修創(chuàng)造條件。 1)一次設(shè)備智能化 電子式電流 /電壓互感器 智能型斷路器 /隔離 開關(guān) 智能型變壓器 其它數(shù)字化的輔助設(shè)備 采用數(shù)字輸出的電子式互感器、智能開關(guān) (或配智能終端的傳統(tǒng)開關(guān) )等智能一次設(shè)備。一次設(shè)備和二次設(shè)備間用光纖傳輸數(shù)字編碼信息的方式交換采樣值、狀態(tài)量、控制命令等信息。 一次 /二次設(shè)備之間的數(shù)字通信內(nèi)容 電氣量采樣值的數(shù)字化傳輸 .跳合閘命令的數(shù)字化傳輸 狀態(tài)信號(hào)及故障告警信號(hào)的數(shù)字化傳輸 溫度等測量值的數(shù)字化傳輸 2)二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化 二次設(shè)備間用通信網(wǎng)絡(luò)交換模擬量、開關(guān)量和控制命令等信息，取消控制電纜。 3)運(yùn)行管理系統(tǒng)自動(dòng)化 應(yīng)包括自動(dòng)故障分析系統(tǒng)、設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測系 統(tǒng)和程序化控制系統(tǒng)等自動(dòng)化系統(tǒng)，提升自動(dòng)化水平，減少運(yùn)行維護(hù)的難度和工作量。 現(xiàn)在我國電力變電站已基本普及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。常規(guī)意義的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)安全裝置等三次和二次設(shè)備己經(jīng)基本采用數(shù)字技術(shù)。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，應(yīng)用智能化開關(guān)、光電式互感器、一次設(shè)備在線檢測等設(shè)備后，即發(fā)展為全數(shù)字化變電站。 選用 IEC61850 變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)包含通信要求、信息模作者簡介 18 型、通信協(xié)議、工程管理和一致性檢測等內(nèi)容，支持站控層、間隔層和過程層通信，完全滿足數(shù)字 化變電站的要求。己成為變電站自動(dòng)化領(lǐng)域統(tǒng)一的、權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)體系，是數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)無縫通信和互操作性的基礎(chǔ)。 （ 1）站控層設(shè)備 站控層類似于傳統(tǒng)變電站的綜自系統(tǒng)，負(fù)責(zé)全站信息的管理和遠(yuǎn)方調(diào)度等信息的通信。長期以來，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信、站內(nèi)設(shè)備描述等規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)的差異，導(dǎo)致設(shè)備之間互操作性差，成為了變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”。 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)提出至今，經(jīng)過國調(diào)中心先后組織 6 次站控系統(tǒng)及設(shè)備的 IEC61850 互操作試驗(yàn)，極大地促進(jìn)了國內(nèi)產(chǎn)品的發(fā)展和成型。監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)通信服務(wù)器等站控層設(shè)備在 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn) 信息模型和通信協(xié)議方面已經(jīng)比較成熟，遠(yuǎn)動(dòng)通信服務(wù)器的遠(yuǎn)動(dòng)通信接口仍支持常用的 CDT、 101 或 103 等規(guī)約。 （ 2）間隔層設(shè)備 間隔層設(shè)備主要包括數(shù)字式保護(hù)、測控與電能計(jì)量、故障錄波、安全穩(wěn)定控制等二次系統(tǒng)，負(fù)責(zé)間隔內(nèi)信息的運(yùn)算處理與控制，以及與過程層和站控層的網(wǎng)絡(luò)通信工作。由于數(shù)字化變電站的數(shù)據(jù)傳輸模式由模擬量向數(shù)字量的改變，迫切需要基于光纖接口和 IEC61850 通信協(xié)議相應(yīng)二次系統(tǒng)的研究和開發(fā)，以適應(yīng)全站數(shù)字化的要求。 數(shù)字化變電站二次設(shè)備與傳統(tǒng)二次設(shè)備的主要差異是由光電轉(zhuǎn)換接口插件替換原來的模數(shù)轉(zhuǎn)換插件 。其他環(huán)節(jié)（信號(hào)處理、保護(hù)原理和算法等）并無本質(zhì)差異，目前國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品如 DTSD/DSSD1056 數(shù)字式電能表、 PSL600 數(shù)字式線路保護(hù)裝置、 PSL630 數(shù)字式斷路器保護(hù)裝置、 PST1200 系列變壓器保護(hù)裝置、SGB750 數(shù)字式母線保護(hù)裝置都有現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。另外，北京博電公司還研制了直接輸出基于 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)光電信號(hào)的“ PWF 光數(shù)字式保護(hù)測試儀”，可完成數(shù)字化變電 站新型數(shù)字式保護(hù)裝置的調(diào)試工作。 （ 3）過程層設(shè)備 過程層設(shè)備包括電子式互感器、斷路器和變壓器等高壓一次設(shè)備及其智能終端，主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采 集和對(duì)系統(tǒng)的操作控制。 電子式互感器的應(yīng)用是數(shù)字化變電站最主要的特征之一。國外各大電氣設(shè)備商，例如 ABB、 ALSTOM、 SIE 樁 NS 和日本三菱公司等，都開發(fā)了各自的電子式互感器產(chǎn)品，并有廣泛的掛網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。我國關(guān)于電子式互感器的研究起步于20 世紀(jì) 90 年代，目前已取得了突破性的研究及應(yīng)用成果。如國產(chǎn) 0ET700 系列電子式電流和電壓互感器己在江蘇 220kV 六合變電站、內(nèi)蒙 220kV 杜爾伯特變電站和蘭州 330kV 永登變電站成功應(yīng)用；基于純光學(xué)原理的自適應(yīng)光學(xué)電流互感器也有應(yīng)用案例。此外，國內(nèi)外各大電氣廠家還有一系 列配套于 GIS 的電子式互感器產(chǎn)品。 數(shù)字化變電站內(nèi)一次設(shè)備 (斷路器、變壓器等 )的智能化和數(shù)字化要求一次設(shè)備除了具備傳統(tǒng)功能外，還應(yīng)兼有在線狀態(tài)監(jiān)測、智能控制和數(shù)字接口等功能，即能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)評(píng)估，并通過 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的數(shù)字式信息交互，以滿足設(shè)備互操作性要求。智能斷路器裝置以 ABB 公司的PASS 最具代表性。 除了斷路器設(shè)備外，目前其他一次設(shè)備 (變壓器、高抗、避雷器等 )還沒有完全智能化產(chǎn)品的報(bào)道。而智能終端技術(shù)的采用，為現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的智能化和數(shù)字化提供了現(xiàn)實(shí)可行的途徑。智能 終端為就地加裝在一次設(shè)備附近的信號(hào)轉(zhuǎn)換和狀態(tài)監(jiān)測控制箱。智能終端同時(shí)具備與常規(guī)一次設(shè)備的電纜連接接口和光纖作者簡介 19 以太網(wǎng)接口功能，自身完成信息轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)一次設(shè)備和其他基于 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)智能電子設(shè)備的信息交互；此外，智能終端還可配備傳統(tǒng)一次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測功能，以實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能化控制的特點(diǎn)。 目前，國內(nèi)已生產(chǎn)了與常規(guī)一次設(shè)備配備的一系列智能終端產(chǎn)品，在現(xiàn)階段完全智能化一次設(shè)備型號(hào)相對(duì)較少的情況下，為一次設(shè)備智能化和數(shù)字化提供了有效手段。 由于尚無國產(chǎn)智能一次設(shè)備，進(jìn)口智能一次設(shè)備相當(dāng)昂貴，可通過在傳統(tǒng)一次設(shè) 備的接線端子箱中安裝智能控制單元來實(shí)現(xiàn)過程層設(shè)備智能化。 運(yùn)行管理的影響 變電所運(yùn)行人員誤操作是影響安全運(yùn)行最大的不穩(wěn)定因素。程序化操作的應(yīng)用，減少了大量的中間環(huán)節(jié)（如不需選擇設(shè)備間隔），在一定程度上降低了人為因素的誤操作風(fēng)險(xiǎn)，為變電所安全運(yùn)行提供保障。同時(shí)，變電所實(shí)現(xiàn)程序化操作將大大提高運(yùn)行人員的倒閘操作效率，為變電所實(shí)現(xiàn)無人（少人）值班創(chuàng)造條件。 在 500kV 芝堰變電站啟動(dòng)投產(chǎn)過程中對(duì)程序化操作流程的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證， 220kV 部分共執(zhí)行倒閘操作票 61 張，其中程序化操作票 33 張， 500kV 部分啟動(dòng)投產(chǎn)共執(zhí)行倒閘操作票 152 張，其中程序化操作票 45 張，執(zhí)行程序化操作步驟 732 步，涉及開關(guān)冷備用改運(yùn)行（熱備用）、開關(guān)熱備用改冷備用、線路微機(jī)保護(hù)、重合閘、母差保護(hù)狀態(tài)調(diào)整、 220kV 出線倒排等操作，實(shí)際執(zhí)行程序化操作成功率 100%，達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。 程序化操作運(yùn)行管理要求： （ 1）程序化操作票系統(tǒng)嵌入監(jiān)控后臺(tái)中，確保所有設(shè)備狀態(tài)與監(jiān)控系統(tǒng)保 持同步。 （ 2）程序化操作執(zhí)行前必須人工檢查操作設(shè)備初始運(yùn)行狀態(tài)，執(zhí)行完畢后檢查操作設(shè)備目標(biāo)狀態(tài)是否滿足。 （ 3）程序化 操作必須打印紙質(zhì)操作票執(zhí)行，相關(guān)程序化操作步驟采用分級(jí)菜單實(shí)現(xiàn)，擬票和執(zhí)行過程中逐條執(zhí)行打勾，但打印操作票中不顯示。 （ 4）程序化操作過程中發(fā)生設(shè)備異?；蛟O(shè)備故障時(shí)，如閘刀拒分、拒合、某二次操作步驟目標(biāo)狀態(tài)檢查不符合要求等，系統(tǒng)立即中斷程序化操作，并給出提示。 （ 5）程序化操作暫停后系統(tǒng)可記錄程序化操作斷面，如異常情況消除后可在斷面處繼續(xù)執(zhí)行，如異常不能消除，則采用圖形開票，人工操作將設(shè)備返回原狀態(tài)。 （ 6）程序化操作從斷面處繼續(xù)執(zhí)行時(shí)，應(yīng)再次輸入操作口令和監(jiān)護(hù)口令，以防程序化操作被誤啟動(dòng)出口。程序化操作執(zhí) 行前，系統(tǒng)自行將整張票重新模擬預(yù)演一遍，預(yù)演正確后繼續(xù)執(zhí)行未執(zhí)行的操作步驟。 （ 7）系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變化或有特殊倒閘操作要求時(shí)，不采用程序化操作，仍執(zhí)行常規(guī)操作模式。