基于數(shù)字化變電站的光纖縱差保護研究
數(shù)字化變電站的光纖差動保護采用時鐘信號同步后,兩側(cè)裝置的同步時差td可表示為:
td=δ+ts
式中:δ為基于乒乓原理的時鐘同步后兩側(cè)角差。
由于電子式互感器的數(shù)據(jù)采集頻率fs比較高,采用時鐘信號同步后的線路差動保護的同步角差與fs相關(guān),成反比關(guān)系。以每周期40點(fS=2000Hz)采樣為例,同步后的角差6≤4.5°。
ts為兩側(cè)Mu的采樣相對于各自全站統(tǒng)一時鐘源的時間差。目前,Mu的運算速度快,兩側(cè)不一致的時間差小,一般在10μs以下。
采樣報文從Mu經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)交換機傳輸?shù)奖Wo裝置,這個時間在同步報文中考慮,不影響同步后的時差。
綜合分析,從一次電氣量到保護計算整個環(huán)節(jié),基于乒乓原理的時鐘信號同步后對點造成的角差δ為兩側(cè)差動保護不完全同步的主要因素,tS的影響小。傳統(tǒng)的電磁型保護用電流互感器,由于勵磁電流的存在,導(dǎo)致二次電流相對于一次電流有角差。繼電保護“四統(tǒng)一”規(guī)定,線路兩側(cè)電流互感器傳變的角差誤差最大考慮7°。基于羅氏線圈原理的電子式電流互感器,由于沒有鐵芯,沒有勵磁電流,理論上二次電流傳變沒有角差,也不存在飽和。因此,數(shù)字化變電站線路兩側(cè)電流互感器傳變無角差,基于同步形成的時差td對差動保護影響小,可以不用考慮其對差動的影響。
(二)線路縱差保護的性能
數(shù)字化變電站的線路差動保護相對于傳統(tǒng)的光纖差動保護而言具有很多優(yōu)點,限于篇幅,對其中的理論分析和實驗結(jié)果不一一例舉。
1、應(yīng)用電子式互感器的線路差動保護因無飽和,區(qū)外故障時,穿越性電流引起的不平衡電流小(需考慮同步后的角差6引起的不平衡電流),不會出現(xiàn)區(qū)外故障誤動,提高了差動保護的可靠性。
2、應(yīng)用電子式互感器的線路差動保護整定的差流門檻低,制動系數(shù)取值小,提高了差動保護的靈敏度。
3、電子式互感器不飽和,線性度好。除采用傳統(tǒng)的相量差動外,應(yīng)用采樣值差動,相關(guān)差動可提高差動保護的動作速度。
(三)開入開出處理
數(shù)字化變電站的光纖縱差保護,開入量來源分為3類,包括:
1、投退型壓板開入,包括差動保護投退、距離保護投退以及閉鎖重合閘等。此類開入直接從保護屏柜獲得,采用開入量采集獲得。
2、開關(guān)的運行狀態(tài),包括分相的TWJ(跳位機)、斷路器合閘壓力低等。此類開入量信息由智能操作箱(或智能斷路器)采集。光纖縱差保護通過過程層間隔局域網(wǎng)與智能操作箱/斷路器通信,通信協(xié)議為IEC61850-8-1標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE協(xié)議,獲得斷路器的運行狀態(tài)。
3、屏柜間的閉鎖信號,包括遠傳和遠跳信息。母差保護動作,啟動操作箱的TJR(不啟動重合閘的三相跳閘),TJR去啟動遠跳。數(shù)字化變電站中,母差的動作信號可通過智能操作箱發(fā)給線路保護,也可由母差保護直接傳給線路保護,這2種方式理論上均可實現(xiàn)。
(四)與其他設(shè)備配合
與光纖縱差保護配合的其他設(shè)各包括智能操作箱、母差保護以及穩(wěn)定控制裝置等。光纖縱差保護通過過程層間隔局域網(wǎng)與智能操作箱/斷路器通信,通信協(xié)議為IEC61850-8-1標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE協(xié)議。智能操作箱/斷路器采集和多播上述重要的保護信號。光纖縱差保護將跳閘命令多播至相關(guān)智能操作箱/斷路器,并將閉鎖命令多播至其他相關(guān)保護。
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