高宜鳴

【摘 要】母差保護(hù)是確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)手段之一。本文針對變電站中母差保護(hù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，主要的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)采樣與接入方案的設(shè)計、應(yīng)用。在數(shù)據(jù)采樣方面，闡述了兩種采樣模式的特點并進(jìn)行了對比，指出了較為適合的變電站電壓等級;在接入方案方面，通過對兩種接入方式的對比指出了各自適合的應(yīng)用場合。

【關(guān)鍵詞】變電站;雙套母差保護(hù);數(shù)據(jù)采樣;接入方案

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的電網(wǎng)已經(jīng)不能很好地滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求了。因此，電網(wǎng)向著智能化的方向不斷發(fā)展。當(dāng)前，變電站的技術(shù)含量不斷提高，結(jié)構(gòu)也變得更加的復(fù)雜，功能更加齊全，這些都導(dǎo)致了繼電保護(hù)在變電站中變得更加重要，尤其是在母差保護(hù)方面，為變電站的運(yùn)行與管理都帶來了非常深刻的影響，為電網(wǎng)的安全運(yùn)行奠定了非常堅實的基礎(chǔ)。

1 母差保護(hù)概述

繼電保護(hù)工作對整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著非常重要的影響，母差保護(hù)是其中非常重要的組成部分，也對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著一定的影響[1]。母差保護(hù)全稱為母線差動保護(hù)，主要的作用是對變電站母線進(jìn)行保護(hù)。一旦變電站母線出現(xiàn)短路故障，母差保護(hù)能夠迅速切除故障部分，避免事故的范圍進(jìn)一步的擴(kuò)大，從而對電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，避免其受到事故的損壞，確保電網(wǎng)運(yùn)行能夠安全與穩(wěn)定。因此，母差保護(hù)在速動性、可靠性與選擇性方面都具有較高的要求。傳統(tǒng)的母差保護(hù)中主要包括電磁型母差保護(hù)與中阻抗型快速母差保護(hù)，這些類型的母差保護(hù)中存在一定的問題與不足。當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與技術(shù)的進(jìn)步，母差保護(hù)的自適應(yīng)能力不斷增強(qiáng)、速度不斷加快、動作更加可靠、自檢能力不斷上升。

2 變電站中母差保護(hù)的采樣模式分析

變電站中的母線保護(hù)裝置會以一定的間隔對采用數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，數(shù)據(jù)發(fā)送的同步性對差動保護(hù)計算有著非常重要的影響，只有實現(xiàn)采樣同步才能夠更好地實現(xiàn)變電站母線保護(hù)。變電站中的母線保護(hù)通過光纖以太網(wǎng)對間隔數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，數(shù)量較大的數(shù)據(jù)在進(jìn)行傳輸與處理的過程中會給網(wǎng)絡(luò)傳輸速率與CPU處理能力帶來一定的挑戰(zhàn)[2]。

2.1 母線保護(hù)采樣模式的類型

按照采樣值處理模式進(jìn)行劃分，變電站母差應(yīng)用方案主要包括兩種類型，一種是點對點采樣模式，一種是網(wǎng)絡(luò)采樣模式。

點對點采樣模式主要的同步方式包括三種，分別為插值同步、光纖B碼同步、光纖秒脈沖同步。點對點采樣模式在對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的特點為實現(xiàn)點對點的接入，光纖接口與間隔數(shù)據(jù)之間是一對一相互對應(yīng)的。

網(wǎng)絡(luò)采樣模式主要的同步方式同樣也是三種，分別為1588時鐘同步、光纖B碼同步、光纖秒脈沖同步。網(wǎng)絡(luò)采樣模式在對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的特點為實現(xiàn)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口接入，一個光纖接口可以同時對應(yīng)多個間隔數(shù)據(jù)。

2.2 兩種采樣模式對比分析

2.2.1 同步方式方面的對比

從同步方式方面進(jìn)行對比，點對點采樣模式中所采用的同步方式可靠性更高。點對點采樣模式能夠采用插值同步方式，需要對外部時鐘進(jìn)行依賴;而網(wǎng)絡(luò)采樣模式由于交換機(jī)在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)過大時不能夠確保傳輸延時的固定性，不能夠采用插值同步方式，需要依賴外部時鐘[3]。

2.2.2 采用數(shù)據(jù)處理方面的對比

從采用數(shù)據(jù)處理方面進(jìn)行對比，點對點采樣模式中所采用的是光纖點對點的直接連接，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中具有較高的可靠性。網(wǎng)絡(luò)采樣模式的數(shù)據(jù)傳輸依賴于交換接傳輸，如果母差同時與多個間隔時間進(jìn)行連接，就需要多個光纖接口連接交換機(jī)。

2.2.3 數(shù)據(jù)共享性方面的對比

從數(shù)據(jù)共享性方面進(jìn)行對比，點對點采樣模式中所采用的連接方式為光纖直接連接，采樣數(shù)據(jù)是不能夠進(jìn)行共享的;網(wǎng)絡(luò)采樣模式則能夠通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)采用數(shù)據(jù)的共享，比較符合當(dāng)代變電站發(fā)展過程中提出的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化、共享化的要求。

2.2.4 工程應(yīng)用方面的對比

從工程應(yīng)用方面進(jìn)行對比，交換機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中傳輸延時并不固定，在傳輸?shù)牟蓸訑?shù)據(jù)數(shù)量較大時，各間隔交流采樣數(shù)據(jù)經(jīng)交換接傳輸?shù)侥妇€保護(hù)時間不一致，在同步的過程中只能夠選擇外部時鐘同步方式。此外，如果交換機(jī)在工作中的過程中面臨著較重的負(fù)荷，傳輸數(shù)據(jù)延時將可能出現(xiàn)較大的情況，影響母線保護(hù)動作時間。因此，點對點采樣方式適用于220kV以上的變電站與接線規(guī)模較大的110kV以上的變電站母線保護(hù);網(wǎng)絡(luò)采樣方式適用于接線規(guī)模較小的110kV以上的變電站及110kV以下的變電站母線保護(hù)。

3 變電站母差保護(hù)的接入方案分析

變電站母差保護(hù)的接入方案主要包括兩種，一種是集中式母差保護(hù)接入方案，一種是分布式母差保護(hù)接入方案。

3.1 集中式母差保護(hù)接入方案

集中式母差保護(hù)所采用的是單臺的母差主機(jī)，主要實現(xiàn)的功能包括母差保護(hù)交流采樣、母差保護(hù)開入開出、母差保護(hù)運(yùn)算、母差保護(hù)站控層通訊等。集中式的接入方案能夠為母差保護(hù)的維護(hù)與管理提供便利，但是接入多間隔保護(hù)裝置運(yùn)算壓力比較大。集中式接入方案主要適用于110kV及以上電壓等級變電站，一般情況下母差保護(hù)接入間隔數(shù)≤24，在接入的過程中需要配備獨(dú)立的合并單元與智能終端，同時合并單元需要在中控室實現(xiàn)集中組屏。

3.2 分布式母差保護(hù)接入方案

分布式母差保護(hù)包括兩種典型應(yīng)用，第一種典型應(yīng)用為所采用的是單臺母差主機(jī)+多臺母差子機(jī)，通過單臺母差主機(jī)與多臺母差子機(jī)的結(jié)合共同對母線進(jìn)行保護(hù)。其中，母差主機(jī)主要實現(xiàn)的功能包括保護(hù)運(yùn)算功能、站控層通訊功能等，母差子機(jī)主要實現(xiàn)的功能包括交流采樣功能、開入開出功能等，母差主機(jī)與母差子機(jī)自檢通過光纖通訊的方式完成數(shù)據(jù)的交互。分布式母差保護(hù)能夠有效地降低母差主機(jī)在交流采樣中所面臨的壓力，實現(xiàn)母差保護(hù)接入能力的提升，為保護(hù)裝置就地分布布置提供便利。分布式母差保護(hù)主要適用于35kV及以下電壓等級變電站，母差保護(hù)接入間隔數(shù)一般情況下是大于24的。在間隔中不需要進(jìn)行獨(dú)立合并單元與智能終端的配置，主要是利用四合一保護(hù)裝置且裝置放置的位置為開關(guān)柜接地處?；ジ衅骺梢耘渲脗鹘y(tǒng)的互感器，在輸出的過程中需要將交流量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。

分布式母差保護(hù)的第二種典型應(yīng)用為單臺母差保護(hù)主機(jī)+多臺傳統(tǒng)母差子機(jī)。這種方式在傳統(tǒng)的變電站改造過程中較為常用。在變電站的改造過程中，需要通過間隔傳統(tǒng)交流采樣與開出開入的接入，并實現(xiàn)數(shù)字化采樣轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的結(jié)果提供給主機(jī)。

4 總結(jié)

本文主要分析了雙套母差保護(hù)在變電站的應(yīng)用，探討了母差保護(hù)數(shù)據(jù)采樣與接入方案。當(dāng)前，雙套母差保護(hù)在變電站的應(yīng)用中依舊存在著大量的問題需要解決，在以后的研究中要更加全面地進(jìn)行闡述。智能化已經(jīng)成為了變電站未來發(fā)展的主要趨勢，為我國“智能電網(wǎng)”的實現(xiàn)奠定了非常堅實的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張春合，陸征軍，李九虎，李洪衛(wèi)，嚴(yán)偉.基于IEC61850變電站通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)調(diào)度技術(shù)研究與仿真實現(xiàn)[J].電力自動化設(shè)備，2011，06（15）：122-125.

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[責(zé)任編輯：張濤]