蔣朝宇，蔡澤祥，蔡煜，岑伯維，李進(jìn)

(華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東 廣州 510641)

近年來，分布式發(fā)電技術(shù)及其相應(yīng)的并網(wǎng)管理辦法得到不斷發(fā)展和完善，分布式電源(distributed generation，DG)在配電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用[1]。傳統(tǒng)配電網(wǎng)多采用單電源輻射型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保護(hù)系統(tǒng)通常由多段式電流保護(hù)構(gòu)成，并輔以自動(dòng)重合閘功能[2]。隨著DG通過分散方式接入配電網(wǎng)，配電網(wǎng)由原先的無源網(wǎng)絡(luò)逐漸發(fā)展成為有源網(wǎng)絡(luò)，而且配電網(wǎng)運(yùn)行接線由輻射形網(wǎng)絡(luò)逐漸演化為環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，呈現(xiàn)雙向潮流的特點(diǎn)[3]。同時(shí)，DG的電力電子化使得配電網(wǎng)的故障特征變得更加復(fù)雜，對傳統(tǒng)配電網(wǎng)保護(hù)造成一定的影響[4]。因此，在新型配電網(wǎng)發(fā)展背景下，配電網(wǎng)的保護(hù)亟需升級。

目前，國內(nèi)外學(xué)者為完善DG并網(wǎng)后的配電網(wǎng)保護(hù)開展了多方面的研究工作[5-6]。針對DG出力不確定性問題，文獻(xiàn)[7]根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，對保護(hù)背側(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等值變換，并根據(jù)支路貢獻(xiàn)因子矩陣，消除DG對各支路電流的影響。針對DG穿透率較高的配電網(wǎng)故障電流方向難以確定的問題，距離保護(hù)[8]、方向保護(hù)[9]等在配電網(wǎng)中取得一定的應(yīng)用，具有較好的適應(yīng)性，但是其性能改善依賴于方向測量元件的加裝配置?？傮w而言，上述方法更多地依靠就地信息改善保護(hù)性能，可利用的信息量有限，保護(hù)的靈敏性、選擇性容易受到可利用信息情況的制約，難以感知配電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化。

隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的逐漸成熟，繼電保護(hù)能夠融合保護(hù)區(qū)域內(nèi)所有采樣信息，其獲知故障信息資源的能力可得到大幅提升[10-13]。與傳統(tǒng)的就地保護(hù)方法或簡單通信的差動(dòng)保護(hù)方法相比，借助網(wǎng)絡(luò)化的信息共享，繼電保護(hù)不僅能夠匯集全系統(tǒng)信息，還能實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化，并且能夠根據(jù)保護(hù)范圍實(shí)現(xiàn)保護(hù)決策的靈活調(diào)整?；贗EC 61850標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)方法已在智能變電站中成熟應(yīng)用，并拓展推廣到配電網(wǎng)領(lǐng)域[14]，提供系統(tǒng)級的保護(hù)實(shí)現(xiàn)方法。基于面向通用對象的變電站事件(generic object oriented substation event，GOOSE)信息交互的配電網(wǎng)保護(hù)方案得到充分認(rèn)可。文獻(xiàn)[15]通過智能終端之間的對等通信，實(shí)現(xiàn)基于饋線自動(dòng)化的配電網(wǎng)保護(hù)方法；文獻(xiàn)[16]利用方向元件，形成含故障方向信號的GOOSE報(bào)文進(jìn)行故障定位；文獻(xiàn)[17]利用過電流保護(hù)的動(dòng)作信息形成GOOSE報(bào)文，實(shí)現(xiàn)故障定位；文獻(xiàn)[18]將保護(hù)故障判斷信息與故障動(dòng)作信息融合形成GOOSE報(bào)文，提供具有抗差容錯(cuò)性能的保護(hù)方法。

然而，現(xiàn)有配電網(wǎng)保護(hù)方案依托的信息主要為邏輯量和狀態(tài)量的形式，DG的存在造成故障特征不明顯，保護(hù)元件的選擇性、靈敏性受到影響。不同于反映故障判斷結(jié)果的狀態(tài)量信息，采用電氣量進(jìn)行信息交互能夠以最直觀的方式給出故障特征，提高故障感知與判斷能力。文獻(xiàn)[19]對基于電流幅值、相量信息共享的差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行了研究。然而，配電網(wǎng)大范圍的電氣量信息傳輸帶來延時(shí)、同步等問題[20]，現(xiàn)有配電網(wǎng)仍未取得基于網(wǎng)絡(luò)采樣的系統(tǒng)級保護(hù)方法。

總體而言，現(xiàn)有的IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)在配電網(wǎng)保護(hù)中僅僅取得了依托GOOSE方式的保護(hù)應(yīng)用。為此，本文首先設(shè)計(jì)基于IEC 61850完整體系的配電網(wǎng)保護(hù)框架，提出基于采樣值(sampled value，SV)信息量交互的配電網(wǎng)電流差動(dòng)保護(hù)方法，并針對配電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)的同步問題，提出延時(shí)補(bǔ)償?shù)谋Ｗo(hù)同步策略。最后，通過一、二次系統(tǒng)聯(lián)合仿真，驗(yàn)證測試提供網(wǎng)絡(luò)采樣的配電網(wǎng)保護(hù)性能，指導(dǎo)實(shí)際工程應(yīng)用。

1 基于采樣值的配電網(wǎng)保護(hù)架構(gòu)與方法

1.1 基于IEC 61850的配電網(wǎng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)

IEC 61850提供了完備的保護(hù)系統(tǒng)信息模型描述[21]。圍繞配電網(wǎng)保護(hù)的間隔設(shè)置以及保護(hù)功能配置情況，基于IEC 61850的配電網(wǎng)保護(hù)架構(gòu)如圖1所示。

CALH—后臺管理；ITMI—人機(jī)接口；CAPDIF—區(qū)域差動(dòng)保護(hù)；TCTR—電流互感器；TVTR—電壓互感器；XCBR—斷路器；PTOC—就地保護(hù)；MMS—制造報(bào)文規(guī)范，manufacturing message specification的縮寫。

智能終端層執(zhí)行電氣量采集預(yù)處理、開關(guān)跳閘控制以及本地邏輯決策功能，覆蓋的邏輯功能節(jié)點(diǎn)主要體現(xiàn)為測控功能的TCTR、TVTR、XCBR以及就地故障邏輯判斷信息功能的PTOC。子站層覆蓋多間隔，實(shí)現(xiàn)面向區(qū)域的保護(hù)功能邏輯，在采樣信息及跳閘指令網(wǎng)絡(luò)化共享的條件下，配電網(wǎng)保護(hù)子站可以利用采集到的電氣量計(jì)算其有效值和功率，實(shí)現(xiàn)區(qū)域的縱聯(lián)方向、差動(dòng)保護(hù)等功能，如圖1邏輯節(jié)點(diǎn)CAPDIF等。主站層負(fù)責(zé)整個(gè)配電網(wǎng)片區(qū)的保護(hù)系統(tǒng)后臺管理，如圖1邏輯節(jié)點(diǎn)CALH、ITMI等。

根據(jù)保護(hù)系統(tǒng)邏輯設(shè)備部署情況，構(gòu)建服務(wù)模型。保護(hù)的服務(wù)模型決定了保護(hù)系統(tǒng)的通信交互方法，不同的通信借助不同的服務(wù)模型接口實(shí)現(xiàn)信息傳輸。完整的IEC 61850規(guī)約提供3種形式的通信服務(wù)接口：由邏輯節(jié)點(diǎn)TCTR、TVTR管理的SV信息由SV報(bào)文傳輸，如圖1中“S”接口；邏輯量、開關(guān)量信息由GOOSE報(bào)文傳輸，如圖1中“G”接口；告警、數(shù)值管理等功能由MMS報(bào)文傳輸，如圖1中“M”接口。由此，子站與終端之間的通信由SV及GOOSE報(bào)文傳輸，子站與主站之間的通信由MMS報(bào)文提供，契合IEC 61850在智能變電站中“三層兩網(wǎng)”的設(shè)計(jì)理念。

1.2 基于采樣值的配電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)及其判據(jù)

基于IEC 61850的網(wǎng)絡(luò)采樣提供了區(qū)域的采樣信息，支持系統(tǒng)級的保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)[22]?？紤]到配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與運(yùn)行方式靈活多變的特點(diǎn)[23]，保護(hù)策略需要充分應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓⑦M(jìn)行跟蹤調(diào)整。根據(jù)配電網(wǎng)的拓?fù)浣泳€以及保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化的采樣情況，形成靈活的保護(hù)區(qū)域劃分與調(diào)整。

假設(shè)一次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用關(guān)聯(lián)矩陣D來描述，以各類被保護(hù)元件為頂點(diǎn)(線路、母線、負(fù)荷等)，以被保護(hù)元件的邊界為邊(各類開關(guān)等)，建立關(guān)聯(lián)矩陣D，其元素為

考慮一次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化情況以及網(wǎng)絡(luò)采樣情況，進(jìn)行保護(hù)區(qū)域的動(dòng)態(tài)調(diào)整，區(qū)域關(guān)聯(lián)矩陣

(1)

式中：nM為采樣缺失的開關(guān)數(shù)量；PM,i為第i個(gè)開關(guān)的拓?fù)淝闆r與采樣情況，用行變換矩陣表示。具體來講，若開關(guān)i的正向關(guān)聯(lián)元件為a，反向關(guān)聯(lián)元件為b，有PM,i(a,b)=PM,i(b,a)=1。

合并后的各保護(hù)區(qū)域所包含的元件可由YM計(jì)算得到，即

(2)

式中：YM為保護(hù)區(qū)域與這些保護(hù)區(qū)域中所包含組件的對應(yīng)關(guān)系；Y為單位對角矩陣。

經(jīng)上述基于采樣條件的自適應(yīng)保護(hù)區(qū)塊劃分后，構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)判據(jù)，其中動(dòng)作電流向量

Iact=DM|I|.

(3)

式中I為電流采樣值構(gòu)成的向量。不同區(qū)域?qū)⒏鶕?jù)矩陣DM關(guān)聯(lián)區(qū)域保護(hù)的電流采樣結(jié)果取得保護(hù)區(qū)域的動(dòng)作電流值。同時(shí)，在保護(hù)區(qū)塊自動(dòng)劃分的情況下，區(qū)域的電流整定值也需要進(jìn)行浮動(dòng)調(diào)整。

不同保護(hù)區(qū)域的電流整定向量

(4)

進(jìn)一步考慮含制動(dòng)量Ires的整定形式：

(5)

Ires=k3DM|I|.

(6)

式中系數(shù)k3的取值與DM相關(guān)。

由此，網(wǎng)絡(luò)采樣的保護(hù)方法具有自動(dòng)獲取分區(qū)、自動(dòng)整定定值的能力，保護(hù)將根據(jù)具體的保護(hù)分區(qū)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作選擇。

2 基于延時(shí)補(bǔ)償?shù)呐潆娋W(wǎng)差動(dòng)保護(hù)同步策略

采樣數(shù)據(jù)同步誤差對差動(dòng)保護(hù)有重要影響[24]，基于網(wǎng)絡(luò)采樣的配電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)，需要將各節(jié)點(diǎn)的采樣信息上傳至配電網(wǎng)保護(hù)子站，因此采樣同步問題需要得到重視。

2.1 基于網(wǎng)絡(luò)采樣的配電網(wǎng)保護(hù)的延時(shí)組成及影響

基于網(wǎng)絡(luò)采樣的保護(hù)延時(shí)包括額定延時(shí)Tm、以太網(wǎng)交換機(jī)延時(shí)Tsw和光纖延時(shí)Tf[19]。網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)報(bào)文通信延時(shí)構(gòu)成如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)報(bào)文通信延時(shí)構(gòu)成

額定延時(shí)為就地終端處理數(shù)據(jù)的固定時(shí)間，主要由配電網(wǎng)終端的數(shù)據(jù)處理延時(shí)及數(shù)據(jù)在端口傳輸延時(shí)構(gòu)成，一般為幾微秒，是記錄于SV數(shù)據(jù)集中的固定值[25]。

以太網(wǎng)交換機(jī)延時(shí)為報(bào)文在以太網(wǎng)交換機(jī)上的駐留時(shí)間。對于一臺交換機(jī)來說，其延時(shí)由SV報(bào)文信息接收存儲延時(shí)Tin、排隊(duì)延時(shí)Tqu及報(bào)文信息在輸出端口的傳輸延時(shí)Ttr組成。

光纖延時(shí)為數(shù)據(jù)在光纖中的傳輸延時(shí)，包括合并單元到就地保護(hù)設(shè)備、就地保護(hù)設(shè)備到本地交換機(jī)、經(jīng)過多臺交換機(jī)到中心交換機(jī)以及中心交換機(jī)到區(qū)域保護(hù)設(shè)備當(dāng)中的光纖傳輸延時(shí)。光纖延時(shí)與SV報(bào)文信息傳輸過程中的光纖通道長度成正比，與光速成反比[26]。對于確定的傳輸路徑，光纖延時(shí)是確定的[27]。由于合并單元到就地保護(hù)裝置、中心交換機(jī)到區(qū)域保護(hù)裝置的光纖通道距離短，其延時(shí)可以忽略。

當(dāng)傳輸延時(shí)超過500 μs時(shí)，誤差角度會(huì)超過10°，此時(shí)如果不進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償操作，差動(dòng)保護(hù)就容易發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，導(dǎo)致基于網(wǎng)絡(luò)采樣的保護(hù)可靠性降低。

2.2 基于網(wǎng)絡(luò)采樣的配電網(wǎng)保護(hù)延時(shí)測量與補(bǔ)償

額定延時(shí)記錄于SV當(dāng)中，無需額外測量。報(bào)文信息排隊(duì)延時(shí)Tqu的隨機(jī)性與波動(dòng)性較大[28]。因此，本文通過以太網(wǎng)交換機(jī)沿傳輸路徑記錄報(bào)文中每個(gè)光纖段的延時(shí)。在交換機(jī)的輸入和輸出端口上對SV報(bào)文進(jìn)行時(shí)刻截取，可以得出SV報(bào)文在輸入和輸出端口的時(shí)刻，精確計(jì)算SV報(bào)文在交換機(jī)內(nèi)的傳輸延時(shí)，并將此延時(shí)寫入SV報(bào)文中的保留字節(jié)中。

對于中間部分的交換網(wǎng)絡(luò)，由于配電網(wǎng)規(guī)模較大，光纖延時(shí)可以達(dá)到幾微秒甚至幾毫秒，不可忽略不計(jì)[29]。網(wǎng)絡(luò)化組網(wǎng)方式下，信息流傳輸路徑具有不確定性，光纖傳輸?shù)目坍嬓枰粉檲?bào)文的傳輸路徑；但是，通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性變化導(dǎo)致難以跟蹤消息的傳輸路徑[30-31]。因此，與其預(yù)先計(jì)算報(bào)文信息的傳輸路徑，不如通過以太網(wǎng)交換機(jī)沿傳輸路徑記錄報(bào)文中每個(gè)光纖段的延時(shí)。

配電網(wǎng)中的同步問題需要通過改進(jìn)傳輸延時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒▉斫鉀Q，基于以太網(wǎng)交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)耐椒椒ㄕf明如圖3所示，改進(jìn)的延時(shí)補(bǔ)償方法充分計(jì)及上述3種延時(shí)構(gòu)成。

圖3 基于以太網(wǎng)交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)耐椒椒ㄕf明

(7)

(8)

式中T0為光纖額定延時(shí)。

在獲得總傳輸延時(shí)后進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償，可以計(jì)算出配電網(wǎng)各智能終端準(zhǔn)確的采樣時(shí)刻。保護(hù)單元分別對不同SV報(bào)文進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償，獲得來自不同的SV報(bào)文的發(fā)送時(shí)刻，采用線性插值法便可實(shí)現(xiàn)采樣同步。通過上述方式，實(shí)現(xiàn)了不依賴于外部時(shí)鐘信號的采樣同步，有效解決了配電網(wǎng)SV采樣數(shù)據(jù)信息的同步問題。

3 仿真驗(yàn)證

3.1 仿真算例與仿真平臺

3.1.1 仿真算例

本文算例選取南方電網(wǎng)某地區(qū)實(shí)際配電網(wǎng)模型，一、二次結(jié)構(gòu)如圖4所示。其中N1—N15為開關(guān)站點(diǎn)編號，圖標(biāo)內(nèi)數(shù)字為對應(yīng)站點(diǎn)的開關(guān)編號，一次系統(tǒng)覆蓋15個(gè)開關(guān)站點(diǎn)，采用環(huán)形組網(wǎng)方式。在保護(hù)系統(tǒng)配置上，根據(jù)第2章IEC 61850保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)，交換機(jī)與交換機(jī)之間相互連接成環(huán)，交換機(jī)之間的光纖長度約為300～400 m，呈現(xiàn)與一次線路相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基于網(wǎng)絡(luò)采樣的配電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)功能部署于保護(hù)控制子站，位于圖4中N1位置。在具備終端裝設(shè)條件的站點(diǎn)配置保護(hù)智能終端，實(shí)現(xiàn)信息采集。

3.1.2 仿真平臺

為驗(yàn)證基于網(wǎng)絡(luò)采樣及延時(shí)補(bǔ)償?shù)呐潆娋W(wǎng)差動(dòng)保護(hù)方法，采用PSCAD仿真配電網(wǎng)故障過程，采用OPNET仿真配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，采用MATLAB仿真保護(hù)判據(jù)以及延時(shí)補(bǔ)償策略，由此構(gòu)成一個(gè)跨軟件的仿真平臺。

在PSCAD上搭建如圖4所示配電網(wǎng)一次拓?fù)浞抡婺Ｐ?，模擬配電網(wǎng)的正常運(yùn)行情況及故障運(yùn)行情況，獲取不同情況下的電流仿真結(jié)果。將PSCAD測試所得的帶有仿真時(shí)標(biāo)的電流值，通過底層代碼賦值給OPNET的通信仿真系統(tǒng)，OPNET各通信節(jié)點(diǎn)按照各時(shí)標(biāo)記錄的仿真電流值發(fā)送SV報(bào)文。借助OPNET Modeler搭建保護(hù)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)，將PSCAD的電流仿真結(jié)果以包含電流采樣數(shù)據(jù)字段的SV報(bào)文發(fā)送至OPNET系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)，模擬通信層中的保護(hù)傳輸規(guī)律及報(bào)文傳輸延時(shí)情況，同時(shí)模擬子站接收帶有實(shí)際電流仿真值及延時(shí)記錄結(jié)果的SV報(bào)文的接收與解析規(guī)律。最終，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口自動(dòng)提取OPNET Modeler模擬子站接收的報(bào)文結(jié)果，以及實(shí)際電流仿真值及延時(shí)記錄結(jié)果信息，在MATLAB實(shí)現(xiàn)延時(shí)補(bǔ)償算法及差動(dòng)保護(hù)策略。所述跨軟件仿真的配電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)測試實(shí)現(xiàn)方法如圖5所示。

圖4 仿真算例的配電網(wǎng)一次拓?fù)鋱D以及二次配置圖

圖5 跨軟件仿真的配電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)測試實(shí)現(xiàn)方法

3.2 配電網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行方式下的仿真

基于PSCAD獲得無故障情況以及故障運(yùn)行情況下流入節(jié)點(diǎn)的電流值。仿真算例采用圖4的運(yùn)行方式，一次部分由10 kV母線以及饋線支路組成，系統(tǒng)頻率為50 Hz。裝設(shè)于線路兩端的電流互感器型號相同，變比為1 000，線路保護(hù)原理為網(wǎng)絡(luò)化電流差動(dòng)保護(hù)。智能終端的采樣頻率設(shè)置為每周波80個(gè)采樣點(diǎn)。

通過PSCAD獲取所有節(jié)點(diǎn)的電流仿真數(shù)據(jù)，以采樣得到的饋線支路電流IN2_2、IN15_2、IN15_1、IN3_2為例(IN2_2表示10 kV進(jìn)線2下N2開關(guān)站點(diǎn)的饋線支路電流，其他類推)，在無故障情況下以及在線路N2-N15中端發(fā)生故障的情況下，其電流值見表1。

表1 各狀態(tài)下支路電流

基于OPNET獲得報(bào)文傳輸?shù)难訒r(shí)，搭建具備延時(shí)可測的交換機(jī)模型，并計(jì)及光纖長度對傳輸延時(shí)的影響。對于圖4所示的配電網(wǎng)，各電流SV報(bào)文經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸，延時(shí)數(shù)據(jù)見表2。

饋線支路中的其中一個(gè)保護(hù)終端所發(fā)出的SV消息經(jīng)過多臺交換機(jī)后發(fā)送至配電網(wǎng)保護(hù)子站，與相鄰保護(hù)終端所發(fā)出的SV報(bào)文相比，產(chǎn)生的延時(shí)差約為400～500 μs，導(dǎo)致角度誤差約為10°。根據(jù)表1的電流仿真結(jié)果和表2的報(bào)文延時(shí)，在MATLAB上實(shí)現(xiàn)延時(shí)補(bǔ)償與式(4)差動(dòng)保護(hù)邏輯判斷。

表2 各報(bào)文傳輸延時(shí)

關(guān)閉延時(shí)補(bǔ)償功能各狀態(tài)下支路電流見表3。由表3可見，若是沒有延時(shí)補(bǔ)償?shù)韧酱胧?，由于傳輸延時(shí)的影響，配電網(wǎng)繼電保護(hù)的可靠性降低。此時(shí)，開啟延時(shí)測量功能，并實(shí)施相應(yīng)的延時(shí)補(bǔ)償?shù)耐酱胧?，測得饋線支路電流IN2_2、IN15_2、IN15_1、IN3_2的值，結(jié)果見表4。

表3 關(guān)閉延時(shí)補(bǔ)償功能，各狀態(tài)下支路電流

表4 開啟延時(shí)補(bǔ)償功能，各狀態(tài)下支路電流

由仿真結(jié)果可知：在無故障情況下，若沒有進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償?shù)牟僮?，線路N2-N15發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)；在N2-N15故障時(shí)，線路N15-N3也同樣會(huì)發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)。只有在開啟延時(shí)補(bǔ)償功能的情況下，保護(hù)才正確動(dòng)作。

采用本文所提出的方法，可控制傳輸延時(shí)造成的角度誤差在0.5°以內(nèi)；對報(bào)文傳輸進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償，使線路差動(dòng)保護(hù)能夠在區(qū)內(nèi)故障時(shí)可靠動(dòng)作，在區(qū)外故障時(shí)不動(dòng)作，保證了繼電保護(hù)的選擇性。

3.3 考慮聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合運(yùn)行方式下的仿真

考慮開關(guān)N6_1閉合，配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化的情況下，當(dāng)線路N5-N6發(fā)生故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)區(qū)域發(fā)生調(diào)整，圍繞開關(guān)N7_2、N5_2以及N5_3構(gòu)造出新的保護(hù)區(qū)域，通過PSCAD測得流入該保護(hù)區(qū)域的電流值，見表5。

表5 N6_1閉合情況下支路電流

饋線支路中的其中一個(gè)保護(hù)終端所發(fā)出的SV信息經(jīng)過多臺交換機(jī)后發(fā)送至配電網(wǎng)保護(hù)子站，由于N6沒有配置保護(hù)終端與交換機(jī)，采用OPNET測得N5與N7保護(hù)終端所發(fā)出的SV報(bào)文，產(chǎn)生的延時(shí)差約為800 μs，導(dǎo)致角度誤差約為15°。關(guān)閉延時(shí)補(bǔ)償，在MATLAB上實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)邏輯判斷，測得饋線支路電流IN5_2、IN5_3、IN7_2的值，見表6。

表6 關(guān)閉延時(shí)補(bǔ)償功能各狀態(tài)下支路電流

由表6可見，若沒有延時(shí)補(bǔ)償?shù)韧酱胧?，線路N5-N6故障時(shí)，保護(hù)拒動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，將導(dǎo)致配電網(wǎng)繼電保護(hù)的可靠性降低。開啟延時(shí)測量功能，并實(shí)施相應(yīng)的延時(shí)補(bǔ)償同步措施，測得饋線支路電流IN5_2、IN5_3、IN7_2的值，見表7。

表7 開啟延時(shí)補(bǔ)償功能各狀態(tài)下支路電流

由表7可知，開啟延時(shí)補(bǔ)償功能后，保護(hù)才能夠正確動(dòng)作，應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。

采用本文所提出的方法，不僅能夠控制傳輸延時(shí)造成的誤差，還能夠適應(yīng)配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，自動(dòng)擴(kuò)大保護(hù)范圍，使得線路差動(dòng)保護(hù)自動(dòng)調(diào)整為多端差動(dòng)保護(hù)，保證在區(qū)內(nèi)故障的情況下保護(hù)有效動(dòng)作。

4 結(jié)束語

針對傳統(tǒng)的就地信息保護(hù)可利用的信息量有限，以及傳統(tǒng)的保護(hù)方案難以滿足當(dāng)下配電網(wǎng)繼電保護(hù)性能要求的問題，本文基于IEC 61850在配電網(wǎng)保護(hù)中的全面應(yīng)用，構(gòu)造了基于網(wǎng)絡(luò)采樣的配電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)，該保護(hù)能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?。針對網(wǎng)絡(luò)采樣造成的延時(shí)對保護(hù)的影響問題，分析了網(wǎng)絡(luò)采樣的延時(shí)構(gòu)成及其對采樣數(shù)據(jù)同步性的影響，從實(shí)際角度出發(fā)，提出了不依賴于外部時(shí)鐘信號的延時(shí)補(bǔ)償策略，保證了繼電保護(hù)的可靠性。最后，結(jié)合一、二次系統(tǒng)進(jìn)行跨軟件仿真，驗(yàn)證了基于網(wǎng)絡(luò)采樣與延時(shí)補(bǔ)償?shù)呐潆娋W(wǎng)差動(dòng)保護(hù)的可行性。

本文所提出的方法已在實(shí)際配電網(wǎng)中工程應(yīng)用，實(shí)際運(yùn)行情況驗(yàn)證了該方法的有效性和實(shí)用性。