基于现代数字化变电站光纤纵差保护性能探究

《基于现代数字化变电站光纤纵差保护性能探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于现代数字化变电站光纤纵差保护性能探究摘要：在数字化变电站使用电子式互感器的环境下，线路光纤差动保护面临很多新问题。本文提出了数字变电站线路差动保护基于乒乓原理的时钟信号同步方案，并分析探讨了基于该同步时差动保护性能和互操作的解决方案。关键词: ；数字化变电站； ；光纤纵差保护； ；同步中图分类号：P231.5文献标识码：A文章编号：引言数字化变电站建设充分体现了一次设备智能化和二次设备网络化的设计理念。数字化变电站建设应以电网安全、可靠和经济运行为前提，有效解决数据采集设备重复投资问题和二次智能设备的互操作问题。数字化变电站对光纤纵差保护提出了一

2、些新问题，本文将结合220kV数字化变电站系统方案详细说明光纤纵差保护如何解决上述问题。一、光纤纵差保护的应用环境数字化变电站内线路保护、主变保护、母线保护通过过程层间隔局域网，实现数据源和智能操作机构的共享。数字化变电站之间的一对光纤纵差保护通过租用的光纤通道实现数据的共享和采样时钟的同步。数字化变电站的数据源来自合并单元(Mu),Mu的釆样采用全站统一的时钟源SYNo各站的线路差动保护也采用同一时钟源。Mu数据通过过程层交换机给间隔的继电保护设备，包括线路保护、母差保护等。线路差动保护的数据来自2个不同的变电站，在系统内无统一时钟信号时，两站Mu的采样不同步。差动保护需

3、要解决两侧采样数据同步问题。二、数字化变电站对数据采集的要求数字化变电站每个线路间隔的MU提供线路保护需要的la,lb,Ic,ua,Ub,Uc,3Uo,31o,以及一相母线电压数据，线路保护、主变保护和母线保护通过过程层间隔交换机与间隔MU按IEC61850-9-1/2标准通信获取上述数据，实现数据源的共享。目前2个变电站之间的一对光纤纵差保护采取的是以某个变电站光纤纵差保护的采集时钟为主时钟，另一个变电站光纤纵差保护调整自身的采集时钟与主时钟同步的方法。三、光纤纵差保护实现的关键问题(一)线路差动保护同步在数字化变电站中，母差保护和变压器保护所采集的交流量均在一个变电站内

4、，在全站使用统一时钟源时，各Mu采样同步，不存在同步问题。对线路差动保护，采集的电量为2个不同变电站的电流、电压。在整个电力系统未使用同一时钟源的前提下，线路差动保护需实现变电站之间的数据采集同步。1、基于乒乓原理的时钟信号同步数字化变电站的线路差动保护采用基于乒乓原理的时钟信号同步的采样同步调整方案。以M站差动保护为例，当装置收到本站的同步信号SYNM时，在传向N站的数据帧中增加"同步信号帧”；同时在收到N站传过来的“同步信号帧”时，记录下此时刻相对于本侧同步时钟的时差Tma,同时回发N侧一帧"同步确认帧”。“同步确认帧”中包含TmaoN侧装置的收发过程与此相同。M站差动

5、保护在收到从N站传过来的“同步确认帧”时,记录下此时刻相对于本侧同步时钟的时差Tnbo经过一个来回，M站保护装置就知道了本侧保护装置与对侧保护装置的同步时钟的时刻差△t=Tnb/2-Tmao同理，N站检测到的本侧保护装置与对侧保护装置的同步时钟的时刻差△t二Tmb/2-TnaoAt有正负之分。当At为正时，表示本侧同步时钟超前对侧同步时钟：当At为负时，表示本侧同步时钟落后对侧同步时钟。数字化变电站光纤分相纵差保护要求两侧Mu的采集频率相同，假设Mu发送数据帧的频率为fs,计算出At后,可计算出两侧差动保护装置对点的间隔Nd,Nd=round(fSAt)式中：round函数

6、是将实数取整，余数四舍五入。当At为正时，将本侧的采样值后移Nd点与对侧同步;当At为负时，将本侧的采样值前移Nd点与对侧同步。采用此种同步方式，两侧同步后理论上存在的最大相位差6=w/(2fS),其中，3为系统角频率。2、相位差分析数字化变电站的光纤差动保护采用时钟信号同步后，两侧装置的同步时差td可表示为：td=6+ts式中：5为基于乒乓原理的时钟同步后两侧角差。由于电子式互感器的数据采集频率fs比较高，采用时钟信号同步后的线路差动保护的同步角差与fs相关，成反比关系。以每周期40点(fS=2000Hz)采样为例，同步后的角差6W4.5。ots为两侧Mu的采样相对于各自

7、全站统一时钟源的时间差。目前，Mu的运算速度快，两侧不一致的时间差小，一般在10us以下。采样报文从Mu经过网络交换机传输到保护装置，这个时间在同步报文中考虑，不影响同步后的时差。综合分析，从一次电气量到保护计算整个环节，基于乒乓原理的时钟信号同步后对点造成的角差8为两侧差动保护不完全同步的主要因素，tS的影响小。基于罗氏线圈原理的电子式电流互感器，由于没有铁芯，没有励磁电流，理论上二次电流传变没有角差，也不存在饱和。因此，数字化变电站线路两侧电流互感器传变无角差，基于同步形成的时差td对差动保护影响小，可以不用考