農(nóng)艷奎 梁威威

摘 要：文章著重介紹了智能變電站中合并單元的采樣數(shù)據(jù)同步的原理以及在變電站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的基本方法，并就目前存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：智能變電站；采樣數(shù)據(jù)同步；測(cè)試方法

1 同步問(wèn)題的由來(lái)

電力互感器是電力系統(tǒng)中為電能計(jì)量、繼電保護(hù)及測(cè)控等裝置提供電流、電壓信號(hào)的重要設(shè)備。在智能變電站中，繼電保護(hù)等自動(dòng)化設(shè)備的數(shù)據(jù)采集模塊前移至合并單元，互感器一次設(shè)備電氣量需要經(jīng)前端模塊采集再由合并單元處理，由于各間隔互感器的采集處理環(huán)節(jié)相互獨(dú)立，沒(méi)有統(tǒng)一協(xié)調(diào)，且一、二次電氣量的傳變附加了延時(shí)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致各間隔互感器的二次數(shù)據(jù)不具有同時(shí)性，無(wú)法直接用于保護(hù)裝置計(jì)算。

所以智能變電站分散數(shù)據(jù)采樣的數(shù)據(jù)同步是一個(gè)共性問(wèn)題，所有跨間隔數(shù)據(jù)都存在這個(gè)問(wèn)題，必須找到一個(gè)有效的方法解決數(shù)據(jù)采樣同步問(wèn)題。

2 同步問(wèn)題解決方案

針對(duì)合并單元推廣應(yīng)用過(guò)程中遇到的數(shù)據(jù)同步問(wèn)題，目前解決數(shù)據(jù)同步問(wèn)題的方法主要有兩種：插值重采樣同步、基于外部時(shí)鐘同步方式同步。

第一種解決方法的思路是放棄合并單元的協(xié)調(diào)采樣，不依賴外部時(shí)鐘，而嚴(yán)格要求其等間隔脈沖采樣以及精確的傳變延時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)備根據(jù)傳變延時(shí)補(bǔ)償和插值計(jì)算在同一時(shí)刻進(jìn)行重采樣，保證了各電子式互感器采樣值的同步性。插值重采樣算法目前比較成熟，其誤差主要來(lái)自算法的影響。

第二種解決方法的思路是放棄對(duì)處理環(huán)節(jié)延時(shí)精確性的限制，采用統(tǒng)一時(shí)鐘協(xié)調(diào)各互感器的采樣脈沖，全部互感器在同一時(shí)刻采集數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)定，帶有同一標(biāo)號(hào)的各互感器二次數(shù)據(jù)，同樣實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)同步性。該方式需要鋪設(shè)獨(dú)立的對(duì)時(shí)鏈路，容易受外部干擾和衰耗的影響。

3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法

目前，智能變電站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的主要方法是通過(guò)二次模擬采樣輸出設(shè)備在合并單元輸入多組模擬采樣，然后在保護(hù)測(cè)控等裝置檢查采樣的幅值、相角與所加采樣是否相同。

3.1 單間隔電壓與電流數(shù)據(jù)同步的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

對(duì)于單個(gè)間隔，如：?jiǎn)蝹€(gè)線路、分段間隔，變壓器某一側(cè)等，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備在合并單元的二次輸入端同時(shí)輸入電壓與電流采樣，然后在保護(hù)或測(cè)控等裝置上查看顯示的幅值、相角與所加采樣是否相同，如果角度不同，則說(shuō)明數(shù)據(jù)采樣沒(méi)有同步，如果同步的話，必然沒(méi)有相角的偏差。需要注意的是，此時(shí)的電壓和電流必須由同一個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器輸出，這樣的話電壓與電流之間的角度才具有相互之間的參考基準(zhǔn)。

3.2 多間隔采樣數(shù)據(jù)同步的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

對(duì)于多個(gè)間隔，如：母差保護(hù)、主變保護(hù)等，首先要檢查每個(gè)間隔的電壓電流采樣是否同步，即由一臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀器輸出電壓和電流，在裝置上檢查幅值、相角與所加采樣是否相同；其次再檢查各個(gè)間隔之間的電壓電流采樣是否同步，即由一臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀器同時(shí)輸出電壓和電流，對(duì)多個(gè)間隔同時(shí)加交流采樣，然后在母差保護(hù)裝置或主變保護(hù)裝置上查看顯示的幅值、相角與所加采樣是否相同。若多個(gè)間隔的合并單元不在同一地點(diǎn)安裝，則需要使用較長(zhǎng)的試驗(yàn)線或者電纜來(lái)加模擬采樣，一定要保證多組采樣是同時(shí)由一臺(tái)試驗(yàn)儀器輸出的。另外，對(duì)于變壓器保護(hù)和母差保護(hù)等多間隔的保護(hù)，相位角度都需要有一個(gè)參考基準(zhǔn)，如變壓器保護(hù)是以高壓側(cè)A相電壓為基準(zhǔn)，母差保護(hù)是以Ⅰ母A相電壓為基準(zhǔn)，所以，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，還需要多加上一組基準(zhǔn)采樣，便于比較。

4 存在問(wèn)題及解決辦法

按照上訴方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，如果裝置顯示的采樣相角與在合并單元所輸入的采樣角度不相同，則一定是不同步的，但是，如果角度顯示相同是否就一定同步呢？答案顯然是否定的。

如果兩個(gè)采樣在時(shí)間延時(shí)上正好相差一個(gè)周波，如圖1所示，其采樣的相位顯示上是看不出異常的，但實(shí)際情況確實(shí)是不同步。兩側(cè)采樣正好相差360度，與相差0度在現(xiàn)場(chǎng)是區(qū)分不出來(lái)的。這樣的話，如果這樣的情況，僅僅憑借著現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試設(shè)備是很難被發(fā)現(xiàn)的。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，如果有很大的穿越性的短路電流，變壓器的差動(dòng)保護(hù)非常容易在第一個(gè)周波內(nèi)誤動(dòng)作。如此一來(lái)，就需要我們能夠找到一個(gè)方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，避免保護(hù)誤動(dòng)作。

圖1 采樣延時(shí)相差1個(gè)周波的波形

設(shè)備廠家在對(duì)合并單元進(jìn)行文件配置時(shí)，會(huì)對(duì)采樣標(biāo)注時(shí)標(biāo)，用來(lái)保證采樣的同步性，如此一來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員就可以依據(jù)時(shí)標(biāo)進(jìn)行檢查。但是，如果現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員對(duì)時(shí)標(biāo)一一進(jìn)行檢查的話，工作量是非常大的，工作內(nèi)容也特別的繁瑣，錯(cuò)誤也不太容易被發(fā)現(xiàn)，而且由于不同廠家的配置軟件不同，配置方法不同，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員要學(xué)會(huì)查看各個(gè)不同廠家的配置文件，難度也很大。所以，檢查時(shí)標(biāo)的方法可操作性并不是很強(qiáng)，我們需要一個(gè)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)校驗(yàn)的方法，這樣比較可靠。

目前，新建的智能變電站都配有故障錄波器，我們也可以利用錄波器的錄波功能對(duì)采樣的同步性進(jìn)行檢查，因?yàn)殇洸ㄎ募现苯泳涂梢钥吹讲ㄐ?，所以看起?lái)還是比較直觀的，但是，因?yàn)橐粋€(gè)周波只有20毫秒，想要捕捉到第一個(gè)周波的波形就需要多人配合，快速捕捉到第一個(gè)周波的波形。通過(guò)第一個(gè)周波內(nèi)的兩個(gè)采樣波形就可以比較得出是否同步。

我們不難發(fā)現(xiàn)，存在多間隔采樣的保護(hù)都是差動(dòng)保護(hù)，如變壓器差動(dòng)保護(hù)，母線差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)電流不平衡時(shí)就會(huì)產(chǎn)生差流，如果差流大于定值，保護(hù)就會(huì)動(dòng)作，一般情況下，差動(dòng)保護(hù)就非常靈敏的。我們就可以根據(jù)差動(dòng)保護(hù)這一特點(diǎn)來(lái)校驗(yàn)同步問(wèn)題。下面拿變壓器保護(hù)為例：

在變壓器做差動(dòng)平衡時(shí)，將差壓功能壓板投入，電流大小大于差動(dòng)定值，如果兩側(cè)采樣同步的話，差動(dòng)電流應(yīng)該為零，差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作。如果兩側(cè)采樣相差一個(gè)或整數(shù)個(gè)周波，差動(dòng)保護(hù)就一定會(huì)在第一個(gè)周期內(nèi)動(dòng)作，因?yàn)橐粋€(gè)周波時(shí)間為20毫秒，而差動(dòng)保護(hù)最快動(dòng)作時(shí)間一定小于20毫秒。這樣我們就通過(guò)試驗(yàn)的方法校驗(yàn)的同步性，簡(jiǎn)單而且可靠。校驗(yàn)?zāi)覆畋Ｗo(hù)的校驗(yàn)方法同變壓器差動(dòng)保護(hù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在，智能變電站已經(jīng)大范圍的推廣開(kāi)來(lái)，各種新設(shè)備新技術(shù)也不斷出現(xiàn)，但是很多測(cè)試技術(shù)還僅限于實(shí)驗(yàn)室，在變電站的安裝調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)并沒(méi)有相關(guān)的測(cè)試設(shè)備，這就需要我們利用我們已有的常規(guī)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，我們要根據(jù)各個(gè)設(shè)備的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)相關(guān)的試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]馮軍.智能變電站原理及測(cè)試技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011.