數(shù)字化變電站母線與線路保護(hù)探討

黃忠輝

摘要：隨著我國(guó)變電站數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，差動(dòng)保護(hù)原理一直以來(lái)就是變電站母線保護(hù)的基本原理。隨著數(shù)字化變電站的發(fā)展和進(jìn)步，差動(dòng)保護(hù)原理在使用過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，大量的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸過(guò)程中，對(duì)于通訊網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，因此必須要對(duì)母線保護(hù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的分析探討，針對(duì)數(shù)字化發(fā)展背景能夠提出一個(gè)科學(xué)有效的保護(hù)方案，從而更好的促進(jìn)數(shù)字化變電站母線與線路的高效率保護(hù)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；母線；線路保護(hù)；探討

變電站工作運(yùn)行過(guò)程中，電子式電壓電流互感器以及有關(guān)的智能開關(guān)技術(shù)正在逐漸變得成熟，并且逐漸進(jìn)入了應(yīng)用階段。數(shù)字化變電站示范站的建設(shè)過(guò)程也正在快速開展，在變電站設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)其物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步的智能劃分，可以將其主要分為三個(gè)層次，也就是間隔層、過(guò)程層、站控層等，在變電站運(yùn)行過(guò)程中，針對(duì)以往相對(duì)獨(dú)立的自動(dòng)化系統(tǒng)，進(jìn)一步進(jìn)行組合，形成了間隔層保護(hù)和變電站層的監(jiān)控系統(tǒng)。

1.差動(dòng)原理母線與線路保護(hù)對(duì)于數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)存在的困難分析

隨著我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，差動(dòng)原理雖然也是數(shù)字化變電站母線與線路保護(hù)的第一位原理，但是在具體的實(shí)現(xiàn)保護(hù)的過(guò)程中，要想保證數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)母線差動(dòng)保護(hù)，和常規(guī)的變電站相比較，母線差動(dòng)保護(hù)存在很大的問(wèn)題，對(duì)各個(gè)間隔的電流必須要完成采樣操作。以往的變電站是從各個(gè)間隔CT二次側(cè)直接連接電纜到母線與線路裝置的交流變換插件中的，是由保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)采用回路集中進(jìn)行交流采用后經(jīng)過(guò)AD實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)變形成數(shù)字量的。但是在當(dāng)前的數(shù)字化變電站云心過(guò)程中，是通過(guò)電子式電流互感操作，直接輸出數(shù)字量，在保護(hù)裝置運(yùn)行過(guò)程中，是直接采用模擬量數(shù)據(jù)、開關(guān)量數(shù)據(jù)等通過(guò)光纖以太網(wǎng)進(jìn)一步從交換機(jī)中獲取的。這種采樣方式發(fā)生了很大的變化，同時(shí)在采樣過(guò)程中，需要通過(guò)光纖以太網(wǎng)從交換機(jī)中進(jìn)行準(zhǔn)確的獲取。采用過(guò)程中，數(shù)據(jù)的同步輸出，也通過(guò)當(dāng)前現(xiàn)有的導(dǎo)航定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了很好的監(jiān)測(cè)，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的同步顯示，在顯示過(guò)程中，要從過(guò)程層和間隔層的通訊網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)獲取所有間隔的信息，并且在滿足母線保護(hù)的基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)交流量的實(shí)時(shí)顯示，這種同步顯示和定時(shí)交流量的實(shí)時(shí)顯示，就必須要以24個(gè)間隔母線系統(tǒng)96點(diǎn)采樣率十六位數(shù)據(jù)為例進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步計(jì)算出對(duì)通訊速率的影響要求，同時(shí)在使用過(guò)程中，能夠嚴(yán)格的按照有關(guān)規(guī)格要求進(jìn)行采用操作，在使用過(guò)程中，能夠在滿足母線與線路保護(hù)的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)數(shù)字化變電站運(yùn)行系統(tǒng)的良好保護(hù)，在.差動(dòng)原理母線與線路保護(hù)對(duì)于數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)過(guò)程中存在很大的阻礙，通訊問(wèn)題成為了數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題。

2.方向原理母線保護(hù)方案的提出

方向原理是在差動(dòng)原理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展起來(lái)的一種變電站母線保護(hù)與線路保護(hù)原理系統(tǒng)，這種原理在使用過(guò)程中，得到了廣泛的應(yīng)用，比如當(dāng)母線運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了故障，功率方向就會(huì)全部的指向母線，當(dāng)出線發(fā)生了故障時(shí)，故障線路的公路方向就會(huì)全部的背離母線，整個(gè)變電站線路運(yùn)行過(guò)程中，方向原理母線保護(hù)方案就能夠很好的對(duì)變電站運(yùn)行過(guò)程的母線與線路故障進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，這樣就可以提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率。

在數(shù)字化變電站運(yùn)行過(guò)程中，采用的方向原理尤其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在使用過(guò)程中，相比于差動(dòng)原理，在通訊網(wǎng)絡(luò)使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)擔(dān)，同時(shí)每一個(gè)間隔單元的保護(hù)都需要獲得其他間隔單元的功率方向就可以。在使用過(guò)程中，不需要專門的進(jìn)行母線保護(hù)裝置，在各個(gè)間隔保護(hù)裝置中都需要增加一個(gè)母線保護(hù)軟件功能模塊，形成了一個(gè)徹底的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)結(jié)構(gòu)。下面本文就以某變電站的一個(gè)低壓母線系統(tǒng)為例進(jìn)行分析研究。

2.1啟動(dòng)判據(jù)

在接地系統(tǒng)中，如果出現(xiàn)了單相接地故障后，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)線路電壓的對(duì)稱性造成非常嚴(yán)重的破壞，這樣系統(tǒng)就可以繼續(xù)保持運(yùn)行兩個(gè)小時(shí)左右，同時(shí)整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的有關(guān)裝置也會(huì)及時(shí)的發(fā)出信號(hào)，這樣工作人員就可以尋找維護(hù)人員開展維護(hù)工作，對(duì)于一些簡(jiǎn)單的故障，可以在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)完成，就不會(huì)影響整個(gè)變電站的正常運(yùn)行。在對(duì)發(fā)生的故障處理過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)存在兩點(diǎn)或者是多點(diǎn)故障，在故障檢查過(guò)程中，尤其是在小電流接地系統(tǒng)的故障檢查過(guò)程中，母線和線路出現(xiàn)了單相故障，這個(gè)時(shí)候?qū)δ妇€與線路開展的保護(hù)工作就必須要保證可靠不動(dòng)作，同時(shí)在故障類型分析和保護(hù)過(guò)程中，要做好相間故障、三項(xiàng)故障的保護(hù)過(guò)程開展?？梢赃x擇最小的相間電壓作為啟動(dòng)判定依據(jù)，在故障檢查和判斷過(guò)程中，需要保證記憶電壓超過(guò)最小的相間電壓，這樣可以避免出現(xiàn)PT斷線時(shí)的錯(cuò)誤操作。

2.2反方向判斷

利用最小的相間電壓進(jìn)行判斷的過(guò)程中，選擇用于方向判別的相間電流，能夠有效的避免非故障相負(fù)荷電流對(duì)方向判斷的影響，同時(shí)在判斷過(guò)程中，對(duì)于其靈敏度要求就是較高，靈敏度越高，判斷的準(zhǔn)確率也越高。當(dāng)電力正極以一次電流流出母線為規(guī)定的正方向，那么功率方向背離母線就是反方向。在判斷過(guò)程中，需要依據(jù)反方向判斷原理進(jìn)行進(jìn)一步的判斷和識(shí)別，同時(shí)對(duì)于各項(xiàng)電壓、電流以及有關(guān)的參數(shù)設(shè)計(jì)必須要嚴(yán)格的按照規(guī)定進(jìn)行限制，如下圖所示：

上述規(guī)定中，其中U代表的是相間記憶電壓，如果最小的相間記憶電壓等于Uab ，這表明在判斷過(guò)程中需要選擇第一個(gè)判斷式，如果最小的相間記憶電壓等于Ubc ，這表明在判斷過(guò)程中需要選擇第二個(gè)判斷式，如果最小的相間記憶電壓等于Uca ，這表明在判斷過(guò)程中需要選擇第三個(gè)判斷式。這樣通過(guò)逐個(gè)判斷和選擇，就可以避免出現(xiàn)選擇誤差，同時(shí)在方向判別過(guò)程中，需要設(shè)置電流啟動(dòng)門檻，這樣就可以準(zhǔn)確的判斷出方向電壓，同時(shí)也可以在低電壓條件下進(jìn)行合理的保護(hù)。

2.3母線與線路保護(hù)動(dòng)作邏輯

在數(shù)字化變電站運(yùn)行過(guò)程中，一旦母線發(fā)生線路故障后，那么有關(guān)的源元件就會(huì)立即啟動(dòng)，同時(shí)功率方向也會(huì)準(zhǔn)確的判斷為正方向，在運(yùn)行過(guò)程中，整個(gè)出線元件沒(méi)有電流流過(guò)，就不會(huì)自行啟動(dòng)，因此不會(huì)輸出保護(hù)母線的閉鎖信號(hào)，這個(gè)時(shí)候電源元件的IED裝置就必須要及時(shí)的跳出單元斷路器的命令，進(jìn)行故障清除。

在整個(gè)故障發(fā)生和運(yùn)行過(guò)程中，如果故障是出現(xiàn)的在出線上，那么就可以通過(guò)反向判斷的方法進(jìn)一步對(duì)其運(yùn)行狀況和故障狀況進(jìn)行合理的判斷，對(duì)于故障也可以在第一時(shí)間準(zhǔn)確的找到，故障確定后，就可以及時(shí)的發(fā)出閉鎖信號(hào)，這樣就達(dá)到了對(duì)整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的保護(hù)，同時(shí)對(duì)于整個(gè)數(shù)字化變電站系統(tǒng)也起到了很好的保護(hù)運(yùn)行效果。

3.結(jié)束語(yǔ)

在數(shù)字化變電站系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，數(shù)字化變電站的發(fā)展目標(biāo)就是形成一個(gè)自動(dòng)化、數(shù)字化、現(xiàn)代化的無(wú)縫整體，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的收集、保護(hù)、測(cè)控、防誤閉鎖、電壓無(wú)功控制等方面加以靈活的控制和管理，進(jìn)一步保證各項(xiàng)功能得到有效的實(shí)現(xiàn)，使得整個(gè)設(shè)備操作控制過(guò)程達(dá)到良好法控制狀態(tài)，同時(shí)對(duì)于各個(gè)功能之間也必須進(jìn)行很好的結(jié)合，保證系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性、擴(kuò)展性、一致性等，從而使得整個(gè)數(shù)字化變電站系統(tǒng)運(yùn)行功能達(dá)到良好的發(fā)揮和控制，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程實(shí)現(xiàn)了一個(gè)有序的操作過(guò)程。

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