變電站是電網(wǎng)中重要的組成部分，積極開展智能變電站研究和實踐，對于保障能源安全、提高能源效率、改善能源結構、應對氣候變化、提升服務水平都具有重要作用。由中國電力科學研究院周春霞、周澤昕、詹榮榮、李仲青、艾淑云、李巖軍、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能變電站繼電保護測試技術研究及應用項目，針對智能變電站繼電保護運行特性與智能設備及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流密切相關的特點，從設備單元、系統(tǒng)集成、總體性能測試三方面考慮，進行了智能變電站繼電保護測試技術研究。
智能變電站繼電保護
智能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(wǎng)發(fā)展趨勢。我國提出到2020年，全面建成堅強智能電網(wǎng)，截至2012年底，國網(wǎng)系統(tǒng)內已經(jīng)投運的智能變電站達217座，2013年建成新一代智能變電站六座，2014年—2015年計劃建設新一代智能變電站50座。堅強智能電網(wǎng)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(wǎng)與智能控制緊密融合的現(xiàn)代電網(wǎng)，是涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度各環(huán)節(jié)的智能化電力系統(tǒng)。發(fā)展堅強智能電網(wǎng)具有巨大的經(jīng)濟價值、社會價值、環(huán)保價值，是實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，將為經(jīng)濟社會發(fā)展提供更安全、更高效、更清潔的電力保障。
針對智能變電站大量使用電子式互感器的特點，研究并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能變電站繼電保護裝置的影響；研究了網(wǎng)絡交換機接入不同設備和不同數(shù)據(jù)流量時的優(yōu)化配置及不同交換機之間的兼容性測試技術；研究了數(shù)據(jù)采集單元守時精度、發(fā)送報文的均勻度及延遲的測試技術；研究了智能終端與各類保護控制裝置配合的動作可靠性測試技術。研究了智能變電站的過程層、間隔層、站控層的智能設備與保護子站、信息子站、錄波子站之間多種信息交互方式及測試技術。
首創(chuàng)了智能變電站二次系統(tǒng)設備在模擬運行環(huán)境下的性能測試及評價技術；
首次提出了合并單元數(shù)據(jù)畸變、數(shù)據(jù)丟幀等數(shù)據(jù)異常情況時評估保護裝置的數(shù)據(jù)處理機制的有效性技術；
首次使用了基于對稱光原理的分光測試方法，實現(xiàn)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(shù)據(jù)采集單元非同步工況對保護裝置影響的測試方法，得出直采模式下數(shù)據(jù)采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(fā)明專利2項，受理2項，發(fā)表學術論文4篇，提出國家電網(wǎng)公司標準5個，培養(yǎng)碩士2人。
應用本項目對國內外十八家智能設備廠家生產(chǎn)的64種型號百余套智能設備進行測試，進行了浙江、桂林數(shù)字化變電站、智能電網(wǎng)調度技術支持系統(tǒng)二次設備及智能變電站繼電保護配置與應用等項目的研究，在研究中發(fā)現(xiàn)和解決諸多技術問題和設備缺陷，取得了良好的社會經(jīng)濟效益。
自主創(chuàng)新獲突破
突破傳統(tǒng)單裝置測試模式，研究完成了包括多電壓等級、多變電站節(jié)點的系統(tǒng)特性分析方法，首創(chuàng)了基于智能變電站過程層設備、間隔層設備、站控層設備的系統(tǒng)集成檢測技術，實現(xiàn)了智能變電站不同數(shù)據(jù)傳輸方式下繼電保護測試的新技術。
提出各環(huán)節(jié)延時可控的智能終端動作時間的閉環(huán)檢測方法，顯著提高了測試準確性，解決了傳統(tǒng)測試方法無法準確測試智能終端動作特性的問題，為智能變電站環(huán)境下系統(tǒng)故障切除時間評估提供了重要計算依據(jù)。
提出了同步量測裝置的合并單元守時能力的高精度測試方法，實現(xiàn)對合并單元的守時能力測試，并提出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(jié)點時的合并單元時鐘偏移，該技術作為規(guī)范數(shù)據(jù)采集單元裝置性能的重要依據(jù)。
提出了基于對稱光原理的分光測試方法，首次實現(xiàn)了智能變電站中光纖通信的報文傳輸差異性測試，為光纖組網(wǎng)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(shù)據(jù)，可以精確測試評價智能設備不同光通信口的報文傳輸性能。
提出多輸入端數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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采樣適應性研究，為規(guī)范保護裝置雙A/D數(shù)據(jù)處理機制提供重要依據(jù)。項目首次進行了雙A/D采樣模式下動作性能適應性研究，發(fā)現(xiàn)了部分廠家合并單元的雙AD差異給保護處理雙AD數(shù)據(jù)帶來一定影響，解決了部分裝置雙A/D數(shù)據(jù)差異性使保護裝置動作行為不一致的技術缺陷。
提出合并單元數(shù)據(jù)畸變、數(shù)據(jù)延遲偏差、采樣值丟幀、采樣計數(shù)標號不連續(xù)等數(shù)據(jù)異常的模擬方法，全面評估智能變電站保護裝置的數(shù)據(jù)處理機制的有效性，克服了單一評估方法的片面性，技術成功應用于保護裝置的數(shù)字采樣適應性測試項目。
成果應用及效益
應用項目成果對國內主流智能設備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的過程層、間隔層、站控層共百余套智能設備的整體配合性能、互操作能力進行了進行浙江數(shù)字化變電站過程層數(shù)字采樣、500kV桂林數(shù)字化變電站、智能電網(wǎng)調度技術支持系統(tǒng)二次設備聯(lián)調及智能變電站繼電保護配置及應用等大規(guī)模仿真試驗。
試驗中測試了多個制造廠商的保護設備，并使其以多種方式相互配合工作。由于各廠家實現(xiàn)方式的差異造成不同廠家設備的配合出現(xiàn)問題。測試表明，經(jīng)過試驗和調試各廠家設備之間得到一定程度的統(tǒng)一，已能適應工程需要。同時也說明系統(tǒng)級動模試驗能有效提高各類IED設備間互操作能力，推動智能變電站技術的發(fā)展，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。
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(tài)模擬技術的研究工作，電機工程協(xié)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(tài)繼電保護裝置分技術委會委員，電力行業(yè)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(wǎng)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。