數字化變電站與常規變電站線路差動保護配合的研究

竇春斐

摘要：數字化變電站的迅速發展，涉及到與常規變電站線路保護兩側配合的問題，數字化側的線路保護裝置實時跟蹤間隔合并單元的采樣頻率，而傳統化站的保護裝置通過跟蹤數字化站側的保護裝置的采樣頻率，從而實現兩側電氣信息的同步性，從而保證了線路保護的可靠穩定性。

關鍵詞：數字化變電站；差動保護；采樣同步

0引言

隨著智能一次設備、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態檢測等技術日趨成熟和逐步推廣和應用，全數字化的變電站自動化系統大面積推廣即將成為現實。但在數字化變電站全面應用中，還是存在不少難點需要突破。當數字化變電站與線路差動保護結合使用時，兩側的采樣同步是實現繼電保護裝置四性的關鍵。只有在線路兩側實現采樣同步的前提下，研究線路差動保護，研究數字化變電站才有意義。要研究采樣同步方式，就要先引進數字化變電站與線路差動保護的概念，并在這個背景下研究。同時，把采樣同步的各種方式置于具體應用中，從較高的角度研究線路差動保護中，兩側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。本文重點介紹的就是數字站與傳統站之間的同步，根據原理不同，常規變電站是由電流互感器，電壓互感器將實際的值采到線路保護裝置中，沒有通道延時，采集的就是實際值，而數字化變電站中間有交換機等延時設備，且通過電子式互感器的采集量也經過算法處理。在文章中我們也討論了解決方案，即通過數字化變電站側采樣值的選取來實現常規站與數字化變電站兩側電氣量的同步。

1數字化變電站的概述

數字化變電站是由電子式互感器、智能化終端、數字化保護測控設備、數字化計量儀表、光纖網絡和雙絞線網絡以及IEC61850規約組成的全智能的變電站模式，按照分層分布式來實現站內現站內保護測控，以及遠動，電度計量，故障錄波，合并單元，智能終端等等，從而建立一個統一的通信基礎。

數字化變電站多采用數字量，且采樣值開關量等信號均以網絡傳輸，在結構上將變電站分為站控層、間隔層、過程層三層。數字化變電站在實際信號通訊中，將實際的信息數據進行轉換，用虛擬的方式來模塊化實際的物理設備，在信息的傳遞過程中，更加的互相交互，信息的共享，滿足遠程等信號的傳遞，同時增加遙控信息量，使整個變電站更加智能，更加完善，從而達到安全穩定、可靠經濟運行要求的現代化智能變電站[1]。

2線路差動保護概述

差動保護?是利用基爾霍夫電流定理工作的，依據被保護電氣設備進出線兩端電流差值的變化構成的對電氣設備的保護裝置，一般分為縱聯差動保護和橫聯差動保護。

輸電線縱聯差動保護是按比較被保護線路各端電流的大小和相位的原理實現的。在輸電線兩側裝設性能和變比完全相同的電流互感器，其二次側同極性端用導引線連接，取差動回路中的電流進行相位和幅值作為比較。

3數字化變電站同步方式的介紹

數字式差動保護與模擬式差動保護完全不同，數字式將需要測量模擬量信號經過光電互感器同步采樣成數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準報文送到數字式保護采集單元模塊，數字式線路差動保護由于線路各側的采集是獨立進行，因此為了線路差動保護的功能，每側的數據采樣必須同步進行或采樣后的數據必須經同步化的轉化處理，這是實現數字式差動的關鍵，目前廣泛應用的方法有以下三種：

（1）數據傳輸通道同步的方法。數據通道的方法是依賴具體的通信通道，都在假設通信過程中在來回兩個方向的傳輸延時完全相等，這對于專用的直連光纖通信通道來說可以認為是精度非常高的，但是當線路保護的傳輸距離過長時，需要采用復用通道，比如2M電口來說則會引起一定的誤差，從而影響各端的同步精度，這也是這種方法不太好的地方，所以用數據通道同步的方法適用于距離較短，光纖直連的方法，才能夠達到較高的精度；（2）參考相量基準同步的方法。目前應用較為廣泛的是利用參考相量的方法來實現各側同步的方法，通過建立整個線路的模型，在這個模型基礎上，分別計算和測量在同一時刻的某一個電氣數據比較，然后比較兩個電氣的相位差從而實現各側的同步，計算出誤差大小，這種方法現在應用比較廣泛；（3）GPS或北斗同步的方法[2]。GPS是和北斗都是最新的導航和定位系統，應用非常廣泛，定位精度以及校時場合都有他們的身影，廣泛應用于電力，導航，軍工，各種工業等等， GPS誤差為0.3?(時間誤差大概為15?s) ，幅值誤差大概為3%以內[3]，北斗屬于中國研制的定位系統，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備，增大設備投資以及費用安裝等。

4數字化裝置與傳統裝置線路差動保護的同步方法。

乒乓算法是現在主要的同步方法，在數字化裝置和傳統的線路保護裝置通過輸入單元，和輸出單元按節拍，互相配合，沒有停頓的進行流水線式的處理與傳統線路差動保護裝置區別在于，此時數字化線路保護保護裝置為參考端，而傳統側的保護裝置的則實時跟蹤數字化保護裝置的定時中斷周期，實現同步過程，這種方式現在已經過很多實踐應用，證明是可行的。

5結束語

電流差動保護是基于基爾霍夫定律的，簡單、可靠、快速的保護形式，應用非常的廣泛，線路差動保護的動作速度能夠提高電網的運行穩定性，同時保護電力一次二次設備的安全不被燒毀，能夠快速可靠切除故障，使停電范圍縮小到最小，減少整個電網系統的負荷的損失發揮著重要的作用，但是在現階段電氣工程的實施中，經常會出現一側是數字化變電站，一側是常規變電站，而這兩側之間線路保護的配合問題就顯得尤為重要，所以線路保護的同步問題是是影響采樣質量的主要因素之一[4]，也是系統可靠運行的關鍵之處。

參考文獻：

[1]丁書文,史志鴻.數字化變電站的幾個關鍵技術問題[J].繼電器,2008(36):53-56.

[2]汪志彬,郝俊山.一種差動保護的數據采樣同步方法[J].繼電器，2007(35)（增刊）:94-97.

[3]周艷群,張方君.數字式線路電流差動保護同步采樣和數據通信的實現[J].專論,9-13.

[4]趙麗君,席向東.數字化變電站技術應用[J].電力自動化設備,2008(28):118-119.endprint