我國(guó)從2006年建成第一座數(shù)字化變電站至今已有九年時(shí)間，在實(shí)際運(yùn)行中，數(shù)字化智能變電站突顯出節(jié)約土地和電纜，使內(nèi)部監(jiān)控網(wǎng)模塊化、規(guī)范化，高效、穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)現(xiàn)代化提供了及時(shí)科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)信息和決策依據(jù)，對(duì)我國(guó)變電站的運(yùn)行管理產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。同時(shí)，智能變電站對(duì)繼電保護(hù)工作提出了很多新要求，之前一直沿用的二次回路將推出應(yīng)用。基于此，文章分析了數(shù)字變電站的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上研究了數(shù)字變電站對(duì)繼電保護(hù)工作提出了哪些新要求，并提出了繼電保護(hù)工作的改進(jìn)措施。 

1 數(shù)字化智能變電站結(jié)構(gòu)分析 

數(shù)字化變電站是以智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備為數(shù)字化對(duì)象，以IEC61850通信規(guī)范為基礎(chǔ)，通過對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作，并具有繼電保護(hù)、數(shù)據(jù)管理等功能的現(xiàn)代化變電站。數(shù)字化變電站從邏輯結(jié)構(gòu)上可以分為三個(gè)層次，即過程層、間隔層、站控層，如圖1所示： 

1.1 過程層 

過程層是智能化電氣設(shè)備的智能化部分，該層設(shè)備一般包括合并單元、智能終端和接口設(shè)備，其核心設(shè)備是交換機(jī)，上面連接間隔層的LED設(shè)備，下邊連接過程層的智能借口和合升器，因而其主要作用是將一次設(shè)備與二次設(shè)備結(jié)合，并具備以下三項(xiàng)功能：第一，檢測(cè)電力運(yùn)行的實(shí)時(shí)電氣量，檢測(cè)內(nèi)容主要有電流、電壓幅值、相位、諧波分量，并由交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)傳送模擬量和開關(guān)量，以網(wǎng)絡(luò)交互式傳遞信息；第二，監(jiān)測(cè)運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，主要是監(jiān)測(cè)變壓器、隔離開關(guān)、斷路器、母線、電抗器、電容器、直流電源系統(tǒng)等設(shè)備的壓力、溫度、絕緣、工作狀態(tài)等；第三，執(zhí)行和驅(qū)動(dòng)操作控制，包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制，電容、電抗器投切控制，斷路器、隔離開關(guān)合分控制，直流電源充放電控制。 

1.2 間隔層 

間隔層設(shè)備包括保護(hù)裝置、智能測(cè)控裝置與接入其他智能設(shè)備的規(guī)約轉(zhuǎn)換設(shè)備等。間隔層通信網(wǎng)采用星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，功能主要有：對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和控制；采集匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；推進(jìn)本間隔操作閉鎖功能；對(duì)統(tǒng)計(jì)運(yùn)算、數(shù)據(jù)采集及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的控制；開展操作同期及其他控制功能；實(shí)施承上啟下的通信功能。 

1.3 站控層 

站控層的主要設(shè)備是主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、規(guī)約轉(zhuǎn)換器、公用測(cè)控裝置、微機(jī)五防機(jī)等。其主要功能是：匯總?cè)緦?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，刷新數(shù)據(jù)庫(kù)；傳送信息至調(diào)度監(jiān)控中心并接受其指令，轉(zhuǎn)向間隔層和過程層去執(zhí)行；全站操作閉鎖控制；站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、人機(jī)聯(lián)系；對(duì)間隔層、過程層諸設(shè)備實(shí)現(xiàn)在線維護(hù)、在線組態(tài)和在線修改參數(shù)。 

2 數(shù)字變電站對(duì)繼電保護(hù)工作的新要求 

與傳統(tǒng)變電站相比，智能化變電站各保護(hù)裝置采用了統(tǒng)一的IEC61850通信規(guī)范、GOOSE通信機(jī)制、電子式互感器等關(guān)鍵技術(shù)，二次系統(tǒng)不再是以往的模擬量構(gòu)建的回路，數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的應(yīng)用使得繼電保護(hù)工作面臨新要求和新變化。 

2.1 繼電保護(hù)人才需向復(fù)合型轉(zhuǎn)變 

傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置是由物理接線連接的，工作方式是由測(cè)試人員使用測(cè)試儀輸出模擬信號(hào)到繼電保護(hù)裝置的模擬量輸入回路，同時(shí)也可以輸出開關(guān)量到保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入回路，保護(hù)經(jīng)過故障計(jì)算后滿足動(dòng)作判據(jù)輸出跳閘命令，驅(qū)動(dòng)出口繼電器。而數(shù)字化變電站由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，一次設(shè)備采集信息后立即被轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過光纜上傳到測(cè)控保護(hù)裝置。這就對(duì)工作人員的素質(zhì)提出了更高要求，除了要熟悉繼電保護(hù)原理等專業(yè)技術(shù)外，還要求掌握IEC61850通信技術(shù)等。 

2.2 繼電保護(hù)管理模式需要更新 

由于智能電網(wǎng)具有高度智能化，原有管理模式跟不上節(jié)奏，已經(jīng)暴露出很多問題，因此需要設(shè)計(jì)出符合這一新特點(diǎn)的管理模式。數(shù)字化變電站運(yùn)行管理的內(nèi)容更加復(fù)雜，例如數(shù)據(jù)信息分層、電力運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)統(tǒng)計(jì)分析、分析處理故障、將定期檢修改為狀態(tài)檢修等。因而需要轉(zhuǎn)變管理思路，具有超前意識(shí)，結(jié)合智能電網(wǎng)和智能變電站建設(shè)的目標(biāo)提前準(zhǔn)備，積極應(yīng)對(duì)，結(jié)合各變電站具體情況制定出適合自己的管理模式。 

2.3 需采用數(shù)字化測(cè)試裝置完成檢測(cè)工作 

在數(shù)字化變電站中，可以通過EVT和ECT直接將數(shù)字量信號(hào)輸出或者將數(shù)字量信號(hào)直接變?yōu)閿?shù)字化開關(guān)量信號(hào)。保護(hù)裝置通過網(wǎng)絡(luò)采集電子互感器的數(shù)字量信號(hào)，還可采集智能操作單元的數(shù)字化開關(guān)量信號(hào)，并能對(duì)智能操作單元實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的特點(diǎn)決定了傳統(tǒng)的輸出電壓、電流等模擬信號(hào)量的繼電保護(hù)測(cè)試裝置無法完成對(duì)采集數(shù)字信號(hào)量的數(shù)字化保護(hù)裝置的測(cè)試工作，因而需要采用數(shù)字化測(cè)試裝置完成數(shù)字變電站繼電保護(hù)裝置的檢測(cè)工作。 

3 數(shù)字化智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試研究 

3.1 構(gòu)建數(shù)字化保護(hù)測(cè)試系統(tǒng) 

數(shù)字化繼電保護(hù)裝置具有較高的測(cè)試需求，現(xiàn)有測(cè)試設(shè)備尚存在很多不足，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)測(cè)試技術(shù)的研究，以能夠進(jìn)行數(shù)字化閉環(huán)測(cè)試。隨著變電站數(shù)字化建設(shè)的實(shí)現(xiàn)，基于IEC61850通信規(guī)范的繼電保護(hù)裝置測(cè)試技術(shù)首先應(yīng)支持網(wǎng)絡(luò)通訊，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，具備保護(hù)、對(duì)外通信、信息輸入、記錄、顯示、打印以及能夠完成繼電保護(hù)裝置測(cè)試等強(qiáng)大功能。為提高變電站的可靠性和穩(wěn)定性，對(duì)二次設(shè)備閉環(huán)系統(tǒng)測(cè)試進(jìn)行研究是很有必要的，研究重點(diǎn)主要是IEC61850數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置的閉環(huán)系統(tǒng)測(cè)試。 

數(shù)字化保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)以全數(shù)字仿真裝置為核心設(shè)備，使用PWF-2T光數(shù)據(jù)接口，既能將輸出的弱電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文并通過光纖傳送到待測(cè)數(shù)字繼電保護(hù)設(shè)備中，也能接收數(shù)字繼電保護(hù)設(shè)備發(fā)出的GOOSE動(dòng)作信號(hào)并加以解析，將解析后的開關(guān)模擬量信號(hào)反饋到ADPSS，從而形成數(shù)字繼電保護(hù)裝置閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng)。 

3.2 站內(nèi)繼電保護(hù)的測(cè)試檢驗(yàn) 

智能變電站中保護(hù)裝置的連接介質(zhì)為光纖，信息傳遞采用網(wǎng)絡(luò)交互式，因而需采用新的測(cè)試方法，檢驗(yàn)內(nèi)容主要有：光纖以太網(wǎng)的性能測(cè)試：主要是測(cè)試光纖以太網(wǎng)通道的誤碼率和光收發(fā)器件功率，以驗(yàn)證其是否正確可靠，測(cè)試儀器主要有網(wǎng)絡(luò)分析儀，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載模擬器和網(wǎng)絡(luò)仿真分析軟件；跨間隔數(shù)據(jù)同步性測(cè)試：由于智能電網(wǎng)采用光數(shù)字電壓和電流信號(hào)的輸入方式，因而跨間隔數(shù)據(jù)同步性測(cè)試十分必要，主要是變壓器差動(dòng)保護(hù)和母線差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)同步性驗(yàn)證；合并單元與智能單元性能測(cè)試，這一測(cè)試的主要目的是驗(yàn)證合并單元能否正確發(fā)送數(shù)字信號(hào)，只有單元能上傳與接收?qǐng)?bào)文，才能下達(dá)正確的控制命令對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行操作。 

綜上，隨著數(shù)字化智能變電站的建設(shè)，繼電保護(hù)技術(shù)需進(jìn)一步發(fā)展到綜合自動(dòng)化水平。本文通過分析數(shù)字變電站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，簡(jiǎn)單論述了繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建和站內(nèi)繼電保護(hù)的測(cè)試檢驗(yàn)，以期區(qū)別于傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置。 

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