数字化变电站继电保护应用问题研究

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1、中国电力教育电力经济研究电力经济研究2010年第21期总第172期DOI编码：10.3969/j.issn.1007-0079.2010.21.117数字化变电站继电保护应用问题研究解晓东汤磊摘要：随着IEC61850标准的应用和数字化变电站技术的发展，数字化保护在硬件结构和实现方式上发生了明显的变化。本文在分析数字化保护的结构特点的基础上，讨论了母线保护、变压器保护及输电线路保护的改进、数字化保护的配置方案及测试方法、数字化保护的实时性等问题及其解决方法。关键词：IEC61850；数字化保护；配置方案；保护测试；实时性作者简介：解晓东（1985-），男，山东沂南人，山东

2、临沂供电公司，工程师，主要研究方向：继电保护运行。（山东临沂276003）汤磊（1984-），男，山东莒南人，山东青岛供电公司，工程师，山东大学电气工程学院硕士研究生，（山东济南250061）主要研究方向：继电保护运行。（山东青岛266002）目前，对于数字化变电站的概念是一个发展、总结、创新两者在硬件结构方面有所不同。数字化保护装置通常包括光接的渐进完善过程，同时在目前的工程应用中也难以规范地实现收单元、开入单元、中央处理单元、出口单元、人机接口和通信[1][2]数字化变电站技术。符合IEC61850标准的数字化保护装置同接口等部分，如图2所示。传统的保护装置在结构上存

3、在着较大的区别。因此有必要基于现实技术基础、实现手段，着眼未来技术发展、应用需求、先进性、经济性、继承性，对数字化变电站的继电保护技术的应用进行研究。一、数字化保护装置的结构特点1.数字化保护与传统保护的硬件区别传统微机保护装置一般由微处理器为基础的数字电路构成，数字核心单元周围是各种外围接口部件。典型的微机保护装置包括下述单元：模拟量输入接口单元、开光量输入/输出图2数字化保护装置硬件框图接口、数据处理单元、通信接口、人机接口等。其示意框图如12.数字化保护装置的接口实现所示。数字化变电站中的一次设备采用电子式互感器，采集到的数据在互感器的内部通过光纤以光数字信号传输到

4、低压端，然后利用合并单元（MU）处理后得到符合格式要求的数字量输出。合并单元通过光纤传输数字量的采样值，到达保护之前已经滤去高次谐波，所以传统保护系统的模拟量输入变换模块、低通滤波插件和A/D变换插件都可以省略掉。取而代之的是一个光收发模块，它结构小巧，负责光电转换的工作，将从合并单元传送过来的光信号采样值转换为电信号采样值，直接用于保图1传统微机保护装置硬件结构护CPU的分析计算。从而避免了模数变换处理等环节引入的数字化继电保护装置采用的数据取自电子式互感器，由于误差，提高了数据的精确度。保护接口的示意框图如图3所示，采样值信号的形式与传统的微机继电保护装置的形式存在差

5、异，具体的连接方式将由现场的状况和系统的复杂程度决定，可选海:上海交通大学,2007.[17]王赛一.市场条件下输配电网规划新的思路与方法探讨[J].[14]吕文娥.电力市场下考虑网络约束的市场行为及电网规划研华东电力,2006,(10).究[D].上海:上海交通大学,2007.[18]杨凤.市场经济下的“现代电力监管体制”[J].经济导刊,2008,[15]黄平,李晖,李隽.国外电网规划的侧重点比较和启示[J].电力(04).技术经济,2009,(03).[19]李卫平,秦勇.法国电力公司电网公司的市场运营[J].华中电[16]翁蓓蓓,陈小勇.电力市场环境下的负荷预测方

6、法研究[J].电力,2006,(04).气应用,2007,(11).（责任编辑：赵赟）263中国电力教育电电力经济研究力经济研究2010年第21期总第172期的网络技术则为解决这些问题提供了条件。与基于单个间隔单元信息的间隔保护实现方案（见图4）不同，分布式母线保护的信息不是来源于单个间隔单元，而是一组间隔单元。分布式母线保护包括中央处理单元、间隔处理单元和中央处理单元与各[6]间隔单元的数据交换网络3部分，基本实现方案如图5所示。图3电子式互感器与继电保护装置的接口实现择直接的点对点通信，也可选择网络通信的模式。二、数字化保护性能的改进前文所述，数字化保护装置采用电子式

7、互感器采集数据，无模拟量输入、采样保持、A/D转换等插件，硬件结构大大简化。同时，数字化变电站全站统一的数据平台的建成以及GOOSE通信技术的应用，为数据信息的实时共享提供了可能性。保护装置的功能得到大大扩充，许多依靠传统设备完成的功能，比图5分布式母线保护的实现方案如测量、录波、开关状态监视等功能都可以在保护装置内部实现。2.数字化的变压器保护在数字化变电站中，由于用光缆代替铜缆，大幅度减少了正确识别励磁涌流与故障电流及防止外部短路时暂态不平系统中元件的数量；数字化保护的网络化配置不但在系统层面，衡电流造成差动保护误动是保证