變電站是電網中重要的組成部分，積極開展智慧變電站研究和實踐，對於保障能源安全、提高能源效率、改善能源結構、應對氣候變化、提升服務水準都具有重要作用。由中國電力科學研究院周春霞、周澤昕、詹榮榮、李仲青、艾淑雲、李岩軍、張曉莉、杜丁香、余越、董明會、項燦芳、詹智華、賈琰、崔佳、劉慧海等研究團隊完成的智慧變電站繼電保護測試技術研究及應用項目，針對智慧變電站繼電保護運作特性與智慧設備及網路數據流密切相關的特點，從設備單元、系統整合、總體性能測試三方面考慮，進行了智慧變電站繼電保護測試技術研究。

　　智慧變電站繼電保護

　　智慧變電站繼電保護測試技術研究及應用項目研究，順應世界電網發展趨勢。我國提出到2020年，全面建成堅強智慧電網，截至2012年底，國網系統內已經投運的智慧變電站達217座，2013年建成新一代智慧變電站六座，2014年—2015年計劃建設新一代智慧變電站50座。堅強智慧電網是功能強大的能源轉換、高效配置和互動服務平臺，是堅強電網與智慧控制緊密融合的現代電網，是涵蓋發電、輸電、變電、配電、用電和調度各環節的智慧化電力系統。發展堅強智慧電網具有巨大的經濟價值、社會價值、環保價值，是實現能源可持續發展的戰略選擇，將為經濟社會發展提供更安全、更高效、更清潔的電力保障。

　　針對智慧變電站大量使用電子式互感器的特點，研究並提出電子式互感器傳變特性測試技術，分析電子式互感器對智慧變電站繼電保護裝置的影響；研究了網路交換機接入不同設備和不同數據流量時的優化配置及不同交換機之間的相容性測試技術；研究了數據採集單元守時精度、發送報文的均勻度及延遲的測試技術；研究了智慧終端與各類保護控制裝置配合的動作可靠性測試技術。研究了智慧變電站的過程層、間隔層、站控層的智慧設備與保護子站、資訊子站、錄波子站之間多種資訊交互方式及測試技術。

　　首創了智慧變電站二次系統設備在模擬運作環境下的性能測試及評價技術；

　　首次提出了合併單元數據畸變、數據丟幀等數據異常情況時評估保護裝置的數據處理機制的有效性技術；

　　首次使用了基於對稱光原理的分光測試方法，實現了不同光通信口的報文傳輸差異性比較測試，為研究其對保護裝置的影響提供了有效的方法；

　　使用多端數據採集單元非同步工況對保護裝置影響的測試方法，得出直採模式下數據採集單元失步時保護不應閉鎖的重要結論。

　　項目共授權國家發明專利2項，受理2項，發表學術論文4篇，提出國家電網公司標準5個，培養碩士2人。

　　應用本項目對國內外十八家智慧設備廠家生産的64種型號百餘套智慧設備進行測試，進行了浙江、桂林數字化變電站、智慧電網調度技術支援系統二次設備及智慧變電站繼電保護配置與應用等項目的研究，在研究中發現和解決諸多技術問題和設備缺陷，取得了良好的社會經濟效益。

　　自主創新獲突破

　　突破傳統單裝置測試模式，研究完成了包括多電壓等級、多變電站節點的系統特性分析方法，首創了基於智慧變電站過程層設備、間隔層設備、站控層設備的系統整合檢測技術，實現了智慧變電站不同數據傳輸方式下繼電保護測試的新技術。

　　提出各環節延時可控的智慧終端動作時間的閉環檢測方法，顯著提高了測試準確性，解決了傳統測試方法無法準確測試智慧終端動作特性的問題，為智慧變電站環境下系統故障切除時間評估提供了重要計算依據。

　　提出了同步量測裝置的合併單元守時能力的高精度測試方法，實現對合併單元的守時能力測試，並提出5min內守時誤差小于4us的指標要求，本項目提出守時測試方法，可測得不同時間節點時的合併單元時鐘偏移，該技術作為規範數據採集單元裝置性能的重要依據。

　　提出了基於對稱光原理的分光測試方法，首次實現了智慧變電站中光纖通信的報文傳輸差異性測試，為光纖組網的傳輸特性對繼電保護裝置影響的分析提供了技術手段，提出的測試技術為us級誤差數據，可以精確測試評價智慧設備不同光通信口的報文傳輸性能。

　　提出多輸入端數據單元非同步時對保護裝置影響的測試方法，得出在一定條件下數據單元失步保護不應閉鎖的重要結論。首次進行保護裝置對電子式互感器雙A/D採樣適應性研究，為規範保護裝置雙A/D數據處理機制提供重要依據。項目首次進行了雙A/D採樣模式下動作性能適應性研究，發現了部分廠家合併單元的雙AD差異給保護處理雙AD數據帶來一定影響，解決了部分裝置雙A/D數據差異性使保護裝置動作行為不一致的技術缺陷。

　　提出合併單元數據畸變、數據延遲偏差、採樣值丟幀、採樣計數標號不連續等數據異常的模擬方法，全面評估智慧變電站保護裝置的數據處理機制的有效性，克服了單一評估方法的片面性，技術成功應用於保護裝置的數字採樣適應性測試項目。

　　成果應用及效益

　　應用項目成果對國內主流智慧設備生産廠家生産的過程層、間隔層、站控層共百餘套智慧設備的整體配合性能、互操作能力進行了進行浙江數字化變電站過程層數字採樣、500kV桂林數字化變電站、智慧電網調度技術支援系統二次設備聯調及智慧變電站繼電保護配置及應用等大規模倣真試驗。

　　試驗中測試了多個製造廠商的保護設備，並使其以多種方式相互配合工作。由於各廠家實現方式的差異造成不同廠家設備的配合出現問題。測試表明，經過試驗和調試各廠家設備之間得到一定程度的統一，已能適應工程需要。同時也説明系統級動模試驗能有效提高各類IED設備間互操作能力，推動智慧變電站技術的發展，具有顯著的經濟和社會效益。

　　連結

　　項目負責人周春霞，中國電力科學研究院繼電保護研究所，高級工程師，長期從事繼電保護及動態模擬技術的研究工作，電機工程協會高級會員，全國量度繼電器和保護設備標準化技術委員會靜態繼電保護裝置分技術委會委員，電力行業高壓開關設備及直流電源標準化委員。多次參加重大工程的前期試驗研究和建設工作。獲中國電力科學技術獎3項; 獲國家電網公司科技進步獎多項項;獲中國電力科學研究院科技進步獎20余項。（劉陽）