智能變電站非對(duì)稱式光纖差動(dòng)保護(hù)同步性測(cè)試方法

（新疆喀什電盛有限責(zé)任公司,新疆 喀什 844000）

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本文首先對(duì)光纖差動(dòng)保護(hù)的配置以及同步問題進(jìn)行概述，并且介紹了當(dāng)前智能變電站非對(duì)稱光纖差動(dòng)保護(hù)的同步方法。

智能變電站；非對(duì)稱式光纖差動(dòng)保護(hù)；同步性測(cè)試方法

目前，在智能變電站運(yùn)行建設(shè)中，有效實(shí)現(xiàn)常規(guī)站和智能站之間的保護(hù)配合是關(guān)鍵問題，為此，本文首先對(duì)光纖差動(dòng)保護(hù)的配置以及同步問題進(jìn)行概述，并且介紹了當(dāng)前智能變電站非對(duì)稱光纖差動(dòng)保護(hù)的同步方法。同時(shí)結(jié)合某智能變電站的集成測(cè)試項(xiàng)目，探討非對(duì)稱式光纖差動(dòng)保護(hù)同步性測(cè)試方法。

1 智能變電站非對(duì)稱式光纖差動(dòng)保護(hù)

1.1 非對(duì)稱式光纖差動(dòng)保護(hù)的配置

依據(jù)智能變電站中相關(guān)的繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，220kV以上的線路都應(yīng)當(dāng)實(shí)行雙重化的配置保護(hù)處理，每一個(gè)保護(hù)裝置都需要具備相應(yīng)主要和后備保護(hù)功能。該智能變電站繼電保護(hù)中，第一套保護(hù)裝置是PCS931型超高壓線路電流差動(dòng)保護(hù)設(shè)備，另外一套則采用CSC10.3B型超高壓線路保護(hù)設(shè)備。

1.2 光纖差動(dòng)保護(hù)同步的三個(gè)層次

為了確保非對(duì)稱式光纖差動(dòng)保護(hù)可以穩(wěn)定的運(yùn)行，必須保證智能一側(cè)和常規(guī)一側(cè)之間能夠同步采樣數(shù)據(jù)。因此，光纖差動(dòng)保護(hù)可以分為以下三個(gè)層次：

（1）首先，在智能變電站中，電子式電壓感應(yīng)器和電子式電流感應(yīng)器之間應(yīng)是同步的。實(shí)際中可以采取兩種設(shè)計(jì)方法，第一種就是利用間隔MU傳輸同步采樣信號(hào)的方法。另外一種方法應(yīng)用固定延遲的插入值來(lái)達(dá)到同步的目的。（2）對(duì)于保護(hù)裝置和間隔MU，當(dāng)間隔MU和電壓、電流等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)同步時(shí)，會(huì)向同一側(cè)的保護(hù)裝置傳輸信息。不過，MU的發(fā)送頻率不一定回和保護(hù)裝置的采樣頻率相一致。（3）兩側(cè)保護(hù)裝置的同步性。對(duì)于非對(duì)稱式光纖差動(dòng)保護(hù)來(lái)說，智能側(cè)和常規(guī)側(cè)保護(hù)裝置的同步是非常關(guān)鍵的。由于智能側(cè)保護(hù)通常不會(huì)發(fā)生濾波回路，所以會(huì)發(fā)生通道延遲，但是常規(guī)側(cè)的保護(hù)裝置正好與此相反。為此，一般選取智能保護(hù)裝置作為參考端。

2 非對(duì)稱式光纖差動(dòng)保護(hù)同步方法

在常規(guī)變電站中，線路兩側(cè)的光纖差動(dòng)保護(hù)設(shè)備通常是一樣，所以只需要選擇一個(gè)固定端，就可以非常容易的進(jìn)行同步。但是，智能保護(hù)和常規(guī)保護(hù)存在不小的差異，具體而言：在智能保護(hù)中，數(shù)據(jù)發(fā)送不能和采樣時(shí)間保持一致。對(duì)于間隔MU中的數(shù)據(jù)采樣過程，需要路徑采集器延遲時(shí)間和MU延遲時(shí)間后才能傳輸給保護(hù)裝置。所以，智能側(cè)在和常規(guī)側(cè)形成光纖差動(dòng)保護(hù)過程中，能夠利用乒乓理論，不過該種情形下需要將參考端選擇為智能側(cè)的保護(hù)固定裝置。同時(shí)適當(dāng)調(diào)整常規(guī)側(cè)保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)傳送時(shí)間，兩側(cè)數(shù)據(jù)的具體同步情形如下圖所示。

智能變電站光纖差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間同步示意圖

在上圖中，保護(hù)裝置以P表示，Tm表示保護(hù)裝置接受并發(fā)送報(bào)文所花費(fèi)的時(shí)間，Tn則表示的是常規(guī)側(cè)為接受并發(fā)送報(bào)文所需要的時(shí)間。智能端的MU為了把采樣數(shù)據(jù)傳輸給保護(hù)裝置，至少需要l2的延遲時(shí)間，并且在和另外一側(cè)保護(hù)裝置發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間實(shí)行同步過程中，會(huì)將智能一側(cè)的保護(hù)設(shè)備當(dāng)作參考端。通過幾次調(diào)整之后，智能側(cè)和常規(guī)側(cè)這兩側(cè)的保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)同步發(fā)送數(shù)據(jù)的目的。

3 采樣同步性測(cè)試方法的研究

3.1 測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成

依據(jù)智能變電站的實(shí)際情況，本文對(duì)非對(duì)稱式光纖差動(dòng)保護(hù)下的同步采樣測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了構(gòu)建。在該測(cè)試系統(tǒng)中，通常使用升壓控制太來(lái)為升流器供應(yīng)電能。采用PCS931作為智能保護(hù)設(shè)備，而常規(guī)保護(hù)的裝置則考慮應(yīng)用RCS931。由于升流器使用的是標(biāo)準(zhǔn)電流互感器，因此其可以輸出3000A的最大電流。在該測(cè)試系統(tǒng)中，RCS931直接連接著電纜導(dǎo)線裝置，以二次側(cè)電流來(lái)監(jiān)視其相位表，進(jìn)而可以起到控制一次電流的效果，防止電流損害設(shè)備和人身安全。

3.2 測(cè)試方式

在該測(cè)試系統(tǒng)正式完成搭建后，第一步就是運(yùn)用升流器實(shí)施提升電流的操作，對(duì)于二次電流從開始升到1.0A的過程，必須運(yùn)用幅值相位表進(jìn)行密切監(jiān)視。準(zhǔn)確完整地記錄保護(hù)裝置中的電流幅值以及對(duì)應(yīng)一側(cè)的電流幅值，同時(shí)計(jì)算兩側(cè)電流之間差值和電流角度之差。

4 測(cè)試結(jié)果及分析

4.1 記錄測(cè)試結(jié)果

首先是依據(jù)以上測(cè)試方法，對(duì)本次電流幅值、對(duì)應(yīng)一側(cè)電流幅值、電流角度差以及兩側(cè)電流差進(jìn)行記錄。同時(shí)，根據(jù)一次電流從150A到2000A的過程中，二次電流以及角差、差流的變化情況，可以發(fā)現(xiàn)升流中的最大差流通常小于0.04A，較差一般在170度到180度，并且和電流成正比關(guān)系。

4.2 分析差流來(lái)源

依據(jù)差動(dòng)保護(hù)等相關(guān)原理，如果兩端保護(hù)裝置存在方向相異、大小一致的二次電流，那么兩側(cè)通常不會(huì)發(fā)生差流的情況。在本次測(cè)試過程中，兩側(cè)采樣值不應(yīng)當(dāng)發(fā)生較大的差流。所以，筆者認(rèn)為差流來(lái)源于以下原因：

（1）電流互感器之間變化比。依據(jù)兩側(cè)變比的狀況，可以計(jì)算出電流互感器的變比大約在0.83333左右。但是在PCS931保護(hù)裝置中，電流互感器的變比智能輸入兩位小數(shù)，所以會(huì)存在數(shù)據(jù)不精確的情況，進(jìn)而引起差流的發(fā)生。（2）電流互感器前側(cè)處理模塊存在誤差。由于純光學(xué)電子互感器通常會(huì)運(yùn)用到光學(xué)原理。因此該儀器的精確度和穩(wěn)定度都會(huì)受到溫度因素的干擾。同時(shí)，因?yàn)閷?duì)應(yīng)一側(cè)的保護(hù)裝置采用的電磁式互感器，因此不容易和本側(cè)保護(hù)裝置產(chǎn)生較大的偏移，因此不是主要的誤差來(lái)源。（3）最后一方面就是插值算法引起的誤差。在采樣點(diǎn)通過插值算法實(shí)現(xiàn)同步后，也就可以把兩側(cè)的采樣序列也看做是同步的。不過，因?yàn)榉稻€上的插值點(diǎn)和實(shí)際情況下的瞬時(shí)值一定會(huì)存在誤差。在對(duì)誤差經(jīng)過計(jì)算分析后，發(fā)現(xiàn)只要插值后的任意一個(gè)采樣點(diǎn)的誤差不超過0.9％，那么就可以滿足工程正常運(yùn)行的需要。

[1]張兆云，劉宏軍，張潤(rùn)超.數(shù)字化變電站與傳統(tǒng)變電站間光纖縱差保護(hù)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011,38（13）.

[2]高厚磊，江世芳，賀家李.數(shù)字電流差動(dòng)保護(hù)中幾種采樣同步方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，20（13）.

智能變電站非對(duì)稱式光纖差動(dòng)保護(hù)同步性測(cè)試方法

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