試論變電工程中小電流接地選線裝置的應用

李富高

摘 要：在當前的數(shù)字化變電站中，普遍使用了分布式的小電流接地選線裝置，這一裝置主要分為兩個組成部分，一個是上部分，一個是下部分，在應用的過程中，下機位主要的作用在于可以對小模擬量信號加以采集，這樣就可以將數(shù)字信號與上機位相連接并且進行選線，上機位與下機位同時保證對發(fā)出的信號進行采集，確保了同步性的發(fā)展，事實證明，這一技術是具有可行性的，對于今后的發(fā)展具有重要的幫助，本文重點對小電流接地選線裝置在變電站中的應用問題進行了簡要的論述，希望能夠對今后的實際發(fā)展帶來一定的幫助，更好的適應我國社會的快速建設。

關鍵詞：變電工程；小電流接地選線裝置；應用

在我國發(fā)展建設的過程中，數(shù)字化變電站已經(jīng)成為智能電網(wǎng)中一個重要的組成部分，這是現(xiàn)代化的發(fā)展需要，同時也是當前主要的研究熱點之一。在數(shù)字化的變電站中，其中的一項主要功能在于小電流接地選線裝置，這一功能的實現(xiàn)需要以零序電流以及零序電壓為基礎，所以與一般的保護裝置是不同的，在實現(xiàn)小電流接地選線裝置的過程中具有一定的難度，因此本文重點對這方面的問題展開論述，制定出一個合理的方案，這樣可以提高信號采集的同步性，注重各個環(huán)節(jié)是如何實現(xiàn)的，這樣才能保證技術具有可行性，希望在本文的論述下，能夠為今后的工作帶來一定的幫助。

1 基于小模擬量的數(shù)字化變電站特點

在采用小電流接地選線裝置的過程中，在進行設計時主要采用的方式是使用電子式互感器，將模擬信號發(fā)送到測量設備中，這樣可以起到保護性的作用并且滿足測量的功能。自身的結構大致上與傳統(tǒng)綜合化變電站并沒有較大的差異。小模擬量傳輸?shù)淖冸娬咀陨硎蔷哂幸欢▋?yōu)點的，比如這種變電站使用的設備是電-光以及光-電相互轉化的設備，將原有的合并單元以及交換機都取消了，這樣可以有效的節(jié)省成本。但是不足之處在于進行架構的過程中并不能實現(xiàn)數(shù)字信號的傳輸，很多二次設備依然采用的是傳統(tǒng)結構，并且電子式互感器在輸出電壓方面具有較低的電壓，不能進行遠距離傳輸?shù)取?/p>

2 基于小模擬量傳輸標準的選線裝置

在采用小模擬量傳輸選線裝置的過程中，因為電子式互感器具有較低的電壓，不能進行遠距離傳輸，所以在選線裝置的設置上分為兩個組成部分，一是下位機，一是上位機，這兩個部分都是在485串口通信線路的基礎上得以實現(xiàn)的，從結構上來看是分布式的。下位機主要安裝在開關柜上，主要的作用是對二次信號進行采樣，上位機主要安裝在二次設備的控制室中，主要的作用是進行分析計算。在采集到信號以后，可以對零序電壓以及零序電流進行模擬，得到模擬量，下位機主要就是就地對間隔零序模擬量信號進行采集，并且將數(shù)據(jù)通過相應的方式傳輸?shù)缴衔粰C中，在CPU的幫助下經(jīng)過一系列的計算就能得出相應的故障線路。原理圖如圖1所示。

3 下位機同步采樣控制問題

在對小電流接地故障選線的過程中，物理量的主要來源都是多個間隔，對不同的間隔進行采樣可以實現(xiàn)更為準確的接地選線，并且這也是十分關鍵的問題。在傳統(tǒng)的選線裝置中，無論是零序電流量還是零序電壓量都是在二次電纜連接的基礎上得以實現(xiàn)的，并且在傳輸?shù)倪^程中是在電磁波的幫助下得以實現(xiàn)的。在選線裝置中進行統(tǒng)一采樣，這樣可以認定通道采樣都是在相同的環(huán)境下得以實現(xiàn)的。并且在數(shù)字化的變電站中，下位機處在初始狀態(tài)時，并不能實現(xiàn)同步的效果。所以這就需要采取一定的方式對這一問題加以有效的控制，以實現(xiàn)相互關聯(lián)的間隔能夠進行同時采樣。

在采樣的過程中，主要有兩種觸發(fā)方式，一種是內觸發(fā)，一種是外觸發(fā)，在下位機的選線裝置中，需要采用外觸發(fā)的方式才能實現(xiàn)同步采樣的效果。在實現(xiàn)的過程中，上位機先通過端口發(fā)出命令，下位機在接收到命令以后可以進行外觸發(fā)，下位機要想實現(xiàn)同步采樣，就需要充分考慮到兩方面的因素，一是時間差的問題，二是間隔時間差的問題，這兩個因素雖然都是時間差的問題，但是卻是明顯不同的，在上位機發(fā)送間隔命令的時間差都是由上位機的CPU決定的，從當前的情況來看，主要采用的是32位CPU，其主頻高達200MHz以上，因此時間差很小，可以認為上位機同時發(fā)出了同步命令。由于變電站中485通信線路的長度在100m以內，因此串口通信時間在納秒級，不同間隔之間的傳輸時間差可以忽略。綜上這種方式能夠保證下位機同時進行采樣。采用這種方式的一個優(yōu)點是，同步命令和上傳數(shù)據(jù)共用一個通道，有效地節(jié)約了通信線路。為了使選線裝置與變電站全系統(tǒng)時間保持一致，上位機需要接收變電站的同步信號，對自身時鐘進行對時。

4 與站控層通信

選線裝置作為間隔層設備，需要將選線結果上傳給站控層服務器。上位機需要配置以太網(wǎng)口或光纖接口，按照IEC61850的相關標準與站控層服務器通信。

5 跳閘命令傳送

一般來說，小電流接地故障選線裝置不需要驅動斷路器跳閘，但是對于一些特殊用戶，需要選線裝置實現(xiàn)跳閘功能。為此需要選線裝置增加如下兩個功能：（1）上位機能夠通過485串口向下位機發(fā)送跳閘命令。（2）下位機能夠對斷路器發(fā)出跳閘信號。相對于繼電保護裝置而言，上述跳閘信號的發(fā)出環(huán)節(jié)較多、延時較大，由于電流接地故障選線裝置對速動性的要求不高，該方式滿足實用要求。

6 現(xiàn)場實例分析

本文提出的選線裝置已在現(xiàn)場投入運行，該變電站母線有12條出線，電容電流為30A。中性點經(jīng)消弧線圈接地，電感電流35A。發(fā)生單相接地后上位機存儲的故障波形如圖2所示。通過故障波形可以看出，選線裝置能夠準確測量各條線路的零序電流及母線零序電壓信號，證明采用分布式結構是可行的。

結束語

選線裝置采用分布式結構，分為下位機和上位機兩個部分，將采樣和分析計算兩個功能分層實現(xiàn)，通過上位機的同步信號保證下位機采樣的同步性。該方案雖然增加了選線裝置的成本，但是降低了變電站的整體成本。該方案通用性很強，且技術經(jīng)濟性很好。現(xiàn)場實際運行充分驗證了選線裝置的實用性。

參考文獻

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