雙套母差保護在變電站的應(yīng)用

高宜鳴

【摘 要】母差保護是確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要技術(shù)手段之一。本文針對變電站中母差保護的應(yīng)用進行了分析，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;數(shù)據(jù)采樣;接入方案

隨著經(jīng)濟的快速發(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，這些都導致了繼電保護在變電站中變得更加重要，尤其是在母差保護方面，為變電站的運行與管理都帶來了非常深刻的影響，為電網(wǎng)的安全運行奠定了非常堅實的基礎(chǔ)。

1 母差保護概述

繼電保護工作對整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有著非常重要的影響，母差保護是其中非常重要的組成部分，也對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有著一定的影響[1]。母差保護全稱為母線差動保護，主要的作用是對變電站母線進行保護。一旦變電站母線出現(xiàn)短路故障，母差保護能夠迅速切除故障部分，避免事故的范圍進一步的擴大，從而對電氣設(shè)備進行保護，避免其受到事故的損壞，確保電網(wǎng)運行能夠安全與穩(wěn)定。因此，母差保護在速動性、可靠性與選擇性方面都具有較高的要求。傳統(tǒng)的母差保護中主要包括電磁型母差保護與中阻抗型快速母差保護，這些類型的母差保護中存在一定的問題與不足。當前，隨著經(jīng)濟的發(fā)展與技術(shù)的進步，母差保護的自適應(yīng)能力不斷增強、速度不斷加快、動作更加可靠、自檢能力不斷上升。

2 變電站中母差保護的采樣模式分析

變電站中的母線保護裝置會以一定的間隔對采用數(shù)據(jù)進行發(fā)送，數(shù)據(jù)發(fā)送的同步性對差動保護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。變電站中的母線保護通過光纖以太網(wǎng)對間隔數(shù)據(jù)進行接收，數(shù)量較大的數(shù)據(jù)在進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 母線保護采樣模式的類型

按照采樣值處理模式進行劃分，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)進行處理的特點為實現(xiàn)交換機網(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，需要對外部時鐘進行依賴;而網(wǎng)絡(luò)采樣模式由于交換機在傳輸?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行連接，就需要多個光纖接口連接交換機。

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)用方面進行對比，交換機在進行數(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，如果交換機在工作中的過程中面臨著較重的負荷，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;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。

3 變電站母差保護的接入方案分析

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

3.1 集中式母差保護接入方案

集中式母差保護所采用的是單臺的母差主機，主要實現(xiàn)的功能包括母差保護交流采樣、母差保護開入開出、母差保護運算、母差保護站控層通訊等。集中式的接入方案能夠為母差保護的維護與管理提供便利，但是接入多間隔保護裝置運算壓力比較大。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接入間隔數(shù)≤24，在接入的過程中需要配備獨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 分布式母差保護接入方案

分布式母差保護包括兩種典型應(yīng)用，第一種典型應(yīng)用為所采用的是單臺母差主機+多臺母差子機，通過單臺母差主機與多臺母差子機的結(jié)合共同對母線進行保護。其中，母差主機主要實現(xiàn)的功能包括保護運算功能、站控層通訊功能等，母差子機主要實現(xiàn)的功能包括交流采樣功能、開入開出功能等，母差主機與母差子機自檢通過光纖通訊的方式完成數(shù)據(jù)的交互。分布式母差保護能夠有效地降低母差主機在交流采樣中所面臨的壓力，實現(xiàn)母差保護接入能力的提升，為保護裝置就地分布布置提供便利。分布式母差保護主要適用于35kV及以下電壓等級變電站，母差保護接入間隔數(shù)一般情況下是大于24的。在間隔中不需要進行獨立合并單元與智能終端的配置，主要是利用四合一保護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。

分布式母差保護的第二種典型應(yīng)用為單臺母差保護主機+多臺傳統(tǒng)母差子機。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。

4 總結(jié)

本文主要分析了雙套母差保護在變電站的應(yīng)用，探討了母差保護數(shù)據(jù)采樣與接入方案。當前，雙套母差保護在變電站的應(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】

[1]張春合，陸征軍，李九虎，李洪衛(wèi)，嚴偉.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.

[2]劉輝，潘永旗，劉旭.基于多Agent的分布式母線保護在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用研究[J].電力自動化設(shè)備，2012，11（16）：85-86.

[3]梅衛(wèi)紅，金谷滿，梁金山.110kV智能變電站主變保護配置的研究和高后備保護邏輯的仿真[J].浙江水利水電?？茖W校學報，2012，01（10）：47-50.

[責任編輯：張濤]