數(shù)字化變電站與常規(guī)變電站線路差動(dòng)保護(hù)配合的研究

竇春斐

摘要：數(shù)字化變電站的迅速發(fā)展，涉及到與常規(guī)變電站線路保護(hù)兩側(cè)配合的問題，數(shù)字化側(cè)的線路保護(hù)裝置實(shí)時(shí)跟蹤間隔合并單元的采樣頻率，而傳統(tǒng)化站的保護(hù)裝置通過跟蹤數(shù)字化站側(cè)的保護(hù)裝置的采樣頻率，從而實(shí)現(xiàn)兩側(cè)電氣信息的同步性，從而保證了線路保護(hù)的可靠穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；差動(dòng)保護(hù)；采樣同步

0引言

隨著智能一次設(shè)備、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測等技術(shù)日趨成熟和逐步推廣和應(yīng)用，全數(shù)字化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)大面積推廣即將成為現(xiàn)實(shí)。但在數(shù)字化變電站全面應(yīng)用中，還是存在不少難點(diǎn)需要突破。當(dāng)數(shù)字化變電站與線路差動(dòng)保護(hù)結(jié)合使用時(shí)，兩側(cè)的采樣同步是實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置四性的關(guān)鍵。只有在線路兩側(cè)實(shí)現(xiàn)采樣同步的前提下，研究線路差動(dòng)保護(hù)，研究數(shù)字化變電站才有意義。要研究采樣同步方式，就要先引進(jìn)數(shù)字化變電站與線路差動(dòng)保護(hù)的概念，并在這個(gè)背景下研究。同時(shí)，把采樣同步的各種方式置于具體應(yīng)用中，從較高的角度研究線路差動(dòng)保護(hù)中，兩側(cè)變電站是如何保持同步的，也可以使本文的研究更完整、更全面。本文重點(diǎn)介紹的就是數(shù)字站與傳統(tǒng)站之間的同步，根據(jù)原理不同，常規(guī)變電站是由電流互感器，電壓互感器將實(shí)際的值采到線路保護(hù)裝置中，沒有通道延時(shí)，采集的就是實(shí)際值，而數(shù)字化變電站中間有交換機(jī)等延時(shí)設(shè)備，且通過電子式互感器的采集量也經(jīng)過算法處理。在文章中我們也討論了解決方案，即通過數(shù)字化變電站側(cè)采樣值的選取來實(shí)現(xiàn)常規(guī)站與數(shù)字化變電站兩側(cè)電氣量的同步。

1數(shù)字化變電站的概述

數(shù)字化變電站是由電子式互感器、智能化終端、數(shù)字化保護(hù)測控設(shè)備、數(shù)字化計(jì)量儀表、光纖網(wǎng)絡(luò)和雙絞線網(wǎng)絡(luò)以及IEC61850規(guī)約組成的全智能的變電站模式，按照分層分布式來實(shí)現(xiàn)站內(nèi)現(xiàn)站內(nèi)保護(hù)測控，以及遠(yuǎn)動(dòng)，電度計(jì)量，故障錄波，合并單元，智能終端等等，從而建立一個(gè)統(tǒng)一的通信基礎(chǔ)。

數(shù)字化變電站多采用數(shù)字量，且采樣值開關(guān)量等信號(hào)均以網(wǎng)絡(luò)傳輸，在結(jié)構(gòu)上將變電站分為站控層、間隔層、過程層三層。數(shù)字化變電站在實(shí)際信號(hào)通訊中，將實(shí)際的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，用虛擬的方式來模塊化實(shí)際的物理設(shè)備，在信息的傳遞過程中，更加的互相交互，信息的共享，滿足遠(yuǎn)程等信號(hào)的傳遞，同時(shí)增加遙控信息量，使整個(gè)變電站更加智能，更加完善，從而達(dá)到安全穩(wěn)定、可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求的現(xiàn)代化智能變電站[1]。

2線路差動(dòng)保護(hù)概述

差動(dòng)保護(hù)?是利用基爾霍夫電流定理工作的，依據(jù)被保護(hù)電氣設(shè)備進(jìn)出線兩端電流差值的變化構(gòu)成的對電氣設(shè)備的保護(hù)裝置，一般分為縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。

輸電線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是按比較被保護(hù)線路各端電流的大小和相位的原理實(shí)現(xiàn)的。在輸電線兩側(cè)裝設(shè)性能和變比完全相同的電流互感器，其二次側(cè)同極性端用導(dǎo)引線連接，取差動(dòng)回路中的電流進(jìn)行相位和幅值作為比較。

3數(shù)字化變電站同步方式的介紹

數(shù)字式差動(dòng)保護(hù)與模擬式差動(dòng)保護(hù)完全不同，數(shù)字式將需要測量模擬量信號(hào)經(jīng)過光電互感器同步采樣成數(shù)字量后送到合并單元，再由合并單元將所采集到的信息利用標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文送到數(shù)字式保護(hù)采集單元模塊，數(shù)字式線路差動(dòng)保護(hù)由于線路各側(cè)的采集是獨(dú)立進(jìn)行，因此為了線路差動(dòng)保護(hù)的功能，每側(cè)的數(shù)據(jù)采樣必須同步進(jìn)行或采樣后的數(shù)據(jù)必須經(jīng)同步化的轉(zhuǎn)化處理，這是實(shí)現(xiàn)數(shù)字式差動(dòng)的關(guān)鍵，目前廣泛應(yīng)用的方法有以下三種：

（1）數(shù)據(jù)傳輸通道同步的方法。數(shù)據(jù)通道的方法是依賴具體的通信通道，都在假設(shè)通信過程中在來回兩個(gè)方向的傳輸延時(shí)完全相等，這對于專用的直連光纖通信通道來說可以認(rèn)為是精度非常高的，但是當(dāng)線路保護(hù)的傳輸距離過長時(shí)，需要采用復(fù)用通道，比如2M電口來說則會(huì)引起一定的誤差，從而影響各端的同步精度，這也是這種方法不太好的地方，所以用數(shù)據(jù)通道同步的方法適用于距離較短，光纖直連的方法，才能夠達(dá)到較高的精度；（2）參考相量基準(zhǔn)同步的方法。目前應(yīng)用較為廣泛的是利用參考相量的方法來實(shí)現(xiàn)各側(cè)同步的方法，通過建立整個(gè)線路的模型，在這個(gè)模型基礎(chǔ)上，分別計(jì)算和測量在同一時(shí)刻的某一個(gè)電氣數(shù)據(jù)比較，然后比較兩個(gè)電氣的相位差從而實(shí)現(xiàn)各側(cè)的同步，計(jì)算出誤差大小，這種方法現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛；（3）GPS或北斗同步的方法[2]。GPS是和北斗都是最新的導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，應(yīng)用非常廣泛，定位精度以及校時(shí)場合都有他們的身影，廣泛應(yīng)用于電力，導(dǎo)航，軍工，各種工業(yè)等等， GPS誤差為0.3?(時(shí)間誤差大概為15?s) ，幅值誤差大概為3%以內(nèi)[3]，北斗屬于中國研制的定位系統(tǒng)，相位誤差不超過0.4?，幅值不超過3%。但是這種方法需要新增加設(shè)備，增大設(shè)備投資以及費(fèi)用安裝等。

4數(shù)字化裝置與傳統(tǒng)裝置線路差動(dòng)保護(hù)的同步方法。

乒乓算法是現(xiàn)在主要的同步方法，在數(shù)字化裝置和傳統(tǒng)的線路保護(hù)裝置通過輸入單元，和輸出單元按節(jié)拍，互相配合，沒有停頓的進(jìn)行流水線式的處理與傳統(tǒng)線路差動(dòng)保護(hù)裝置區(qū)別在于，此時(shí)數(shù)字化線路保護(hù)保護(hù)裝置為參考端，而傳統(tǒng)側(cè)的保護(hù)裝置的則實(shí)時(shí)跟蹤數(shù)字化保護(hù)裝置的定時(shí)中斷周期，實(shí)現(xiàn)同步過程，這種方式現(xiàn)在已經(jīng)過很多實(shí)踐應(yīng)用，證明是可行的。

5結(jié)束語

電流差動(dòng)保護(hù)是基于基爾霍夫定律的，簡單、可靠、快速的保護(hù)形式，應(yīng)用非常的廣泛，線路差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作速度能夠提高電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，同時(shí)保護(hù)電力一次二次設(shè)備的安全不被燒毀，能夠快速可靠切除故障，使停電范圍縮小到最小，減少整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷的損失發(fā)揮著重要的作用，但是在現(xiàn)階段電氣工程的實(shí)施中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一側(cè)是數(shù)字化變電站，一側(cè)是常規(guī)變電站，而這兩側(cè)之間線路保護(hù)的配合問題就顯得尤為重要，所以線路保護(hù)的同步問題是是影響采樣質(zhì)量的主要因素之一[4]，也是系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵之處。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁書文,史志鴻.數(shù)字化變電站的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題[J].繼電器,2008(36):53-56.

[2]汪志彬,郝俊山.一種差動(dòng)保護(hù)的數(shù)據(jù)采樣同步方法[J].繼電器，2007(35)（增刊）:94-97.

[3]周艷群,張方君.數(shù)字式線路電流差動(dòng)保護(hù)同步采樣和數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)[J].專論,9-13.

[4]趙麗君,席向東.數(shù)字化變電站技術(shù)應(yīng)用[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2008(28):118-119.endprint