数字化变电站与常规变电站线路差动保护配合的研究

窦春斐

摘要：数字化变电站的迅速发展，涉及到与常规变电站线路保护两侧配合的问题，数字化侧的线路保护装置实时跟踪间隔合并单元的采样频率，而传统化站的保护装置通过跟踪数字化站侧的保护装置的采样频率，从而实现两侧电气信息的同步性，从而保证了线路保护的可靠稳定性。

关键词：数字化变电站；差动保护；采样同步

0引言

随着智能一次设备、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测等技术日趋成熟和逐步推广和应用，全数字化的变电站自动化系统大面积推广即将成为现实。但在数字化变电站全面应用中，还是存在不少难点需要突破。当数字化变电站与线路差动保护结合使用时，两侧的采样同步是实现继电保护装置四性的关键。只有在线路两侧实现采样同步的前提下，研究线路差动保护，研究数字化变电站才有意义。要研究采样同步方式，就要先引进数字化变电站与线路差动保护的概念，并在这个背景下研究。同时，把采样同步的各种方式置于具体应用中，从较高的角度研究线路差动保护中，两侧变电站是如何保持同步的，也可以使本文的研究更完整、更全面。本文重点介绍的就是数字站与传统站之间的同步，根据原理不同，常规变电站是由电流互感器，电压互感器将实际的值采到线路保护装置中，没有通道延时，采集的就是实际值，而数字化变电站中间有交换机等延时设备，且通过电子式互感器的采集量也经过算法处理。在文章中我们也讨论了解决方案，即通过数字化变电站侧采样值的选取来实现常规站与数字化变电站两侧电气量的同步。

1数字化变电站的概述

数字化变电站是由电子式互感器、智能化终端、数字化保护测控设备、数字化计量仪表、光纤网络和双绞线网络以及IEC61850规约组成的全智能的变电站模式，按照分层分布式来实现站内现站内保护测控，以及远动，电度计量，故障录波，合并单元，智能终端等等，从而建立一个统一的通信基础。

数字化变电站多采用数字量，且采样值开关量等信号均以网络传输，在结构上将变电站分为站控层、间隔层、过程层三层。数字化变电站在实际信号通讯中，将实际的信息数据进行转换，用虚拟的方式来模块化实际的物理设备，在信息的传递过程中，更加的互相交互，信息的共享，满足远程等信号的传递，同时增加遥控信息量，使整个变电站更加智能，更加完善，从而达到安全稳定、可靠经济运行要求的现代化智能变电站[1]。

2线路差动保护概述

差动保护?是利用基尔霍夫电流定理工作的，依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。

输电线纵联差动保护是按比较被保护线路各端电流的大小和相位的原理实现的。在输电线两侧装设性能和变比完全相同的电流互感器，其二次侧同极性端用导引线连接，取差动回路中的电流进行相位和幅值作为比较。

3数字化变电站同步方式的介绍

数字式差动保护与模拟式差动保护完全不同，数字式将需要测量模拟量信号经过光电互感器同步采样成数字量后送到合并单元，再由合并单元将所采集到的信息利用标准报文送到数字式保护采集单元模块，数字式线路差动保护由于线路各侧的采集是独立进行，因此为了线路差动保护的功能，每侧的数据采样必须同步进行或采样后的数据必须经同步化的转化处理，这是实现数字式差动的关键，目前广泛应用的方法有以下三种：

（1）数据传输通道同步的方法。数据通道的方法是依赖具体的通信通道，都在假设通信过程中在来回两个方向的传输延时完全相等，这对于专用的直连光纤通信通道来说可以认为是精度非常高的，但是当线路保护的传输距离过长时，需要采用复用通道，比如2M电口来说则会引起一定的误差，从而影响各端的同步精度，这也是这种方法不太好的地方，所以用数据通道同步的方法适用于距离较短，光纤直连的方法，才能够达到较高的精度；（2）参考相量基准同步的方法。目前应用较为广泛的是利用参考相量的方法来实现各侧同步的方法，通过建立整个线路的模型，在这个模型基础上，分别计算和测量在同一时刻的某一个电气数据比较，然后比较两个电气的相位差从而实现各侧的同步，计算出误差大小，这种方法现在应用比较广泛；（3）GPS或北斗同步的方法[2]。GPS是和北斗都是最新的导航和定位系统，应用非常广泛，定位精度以及校时场合都有他们的身影，广泛应用于电力，导航，军工，各种工业等等， GPS误差为0.3?(时间误差大概为15?s) ，幅值误差大概为3%以内[3]，北斗属于中国研制的定位系统，相位误差不超过0.4?，幅值不超过3%。但是这种方法需要新增加设备，增大设备投资以及费用安装等。

4数字化装置与传统装置线路差动保护的同步方法。

乒乓算法是现在主要的同步方法，在数字化装置和传统的线路保护装置通过输入单元，和输出单元按节拍，互相配合，没有停顿的进行流水线式的处理与传统线路差动保护装置区别在于，此时数字化线路保护保护装置为参考端，而传统侧的保护装置的则实时跟踪数字化保护装置的定时中断周期，实现同步过程，这种方式现在已经过很多实践应用，证明是可行的。

5结束语

电流差动保护是基于基尔霍夫定律的，简单、可靠、快速的保护形式，应用非常的广泛，线路差动保护的动作速度能够提高电网的运行稳定性，同时保护电力一次二次设备的安全不被烧毁，能够快速可靠切除故障，使停电范围缩小到最小，减少整个电网系统的负荷的损失发挥着重要的作用，但是在现阶段电气工程的实施中，经常会出现一侧是数字化变电站，一侧是常规变电站，而这两侧之间线路保护的配合问题就显得尤为重要，所以线路保护的同步问题是是影响采样质量的主要因素之一[4]，也是系统可靠运行的关键之处。

参考文献：

[1]丁书文,史志鸿.数字化变电站的几个关键技术问题[J].继电器,2008(36):53-56.

[2]汪志彬,郝俊山.一种差动保护的数据采样同步方法[J].继电器，2007(35)（增刊）:94-97.

[3]周艳群,张方君.数字式线路电流差动保护同步采样和数据通信的实现[J].专论,9-13.

[4]赵丽君,席向东.数字化变电站技术应用[J].电力自动化设备,2008(28):118-119.endprint