【母线差动保护在智能变电站中的应用】母线差动保护原理
时间：2020-03-11 07:32:19 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：文章就母线差动保护的数据采样和接入方案在智能建设中的设计与应用进行了分析，对两种采样模式的特点、优劣以及适合的变电站电压等级进行了详细论述，同时对两种母差保护接入方案进行了对比分析，并给出了各自的应用场合。
关键词：智能变电站；数据采样；母差保护；数据采样；接入方案
中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0070-02
随着我国经济的高速发展，传统电网已经不能很好地满足未来经济发展的要求，由此提出了建设具有中国特色智能电网的目标。智能电网要求在发电、输电、配电、用电等环节应用大量的新技术整合电网的各种信息，进行深入分析和优化，实现对电网更完整和深入的洞察，实现整个智能电网“生态系统”更好地实时决策。
智能变电站因其技术含量高，结构相对复杂，功能性大等原因，使得对其进行的继电保护显得尤为重要，尤其是母线差动保护，在智能变电站中的应用将会给变电站的运行和管理带来深远的影响。
一、母差保护的采样模式
智能变电站的母线保护装置各间隔发送的采样数据同步性对差动保护计算影响很大，如何保证采样同步是目前智能变电站母差保护现有的难点。由于智能变电站的母线保护需通过光纤以太网从过程层交换机或直接从各间隔接收所有间隔的数据，大量数据的传输与处理给网络传输速率和CPU处理能力带来很大
挑战。
（一）采样模式分类
现有的智能变电站母差应用方案按采样值处理模式分为两类，分别为点对点采样模式和网络采样
模式。
点对点采样模式可以采用的同步方式有插值同步、光纤秒脉冲同步、光纤B码同步。它的采样数据处理特点是点对点接入，每个光纤接口仅接入1个间隔数据。
网络采样模式采用的同步方式有1588时钟同步、光纤秒脉冲同步、光纤B码同步。它的采样数据处理特点是交换机网络口接入，每个光纤接口接入若干个间隔数据。
（二）采样模式对比
智能变电站母差应用方案按采样值处理模式分为两类，分别为点对点采样模式和网络采样模式，我们分别从同步方式、采样数据处理、数据共享性、采样模式工程应用对比四个方面来对比分析两种模式的
优劣。
就采用的同步方式来说，点对点采样模式的同步方式更为可靠，若采用插值同步方式，可不依赖于外部时钟。而网络采样模式的同步依赖于外部时钟，由于交换机传输数据较大时，传输延时不固定，无法采用插值同步。
就采样数据处理来说，点对点采样模式的数据传输是通过光纤点对点直接连接，传输数据更可靠。而网络采样模式的数据传输是通过交换机传输，当母差连接多个间隔时，需配置通过多的光纤接口连接交换机，同时需对交换机进行划分等来优化采样数据。
就数据共享性来说，点对点采样模式采用光纤直接连接，无法共享采到的采样数据。而网络采样模式可以通过网络来共享采样数据，符合智能化变电站数据网络化及共享化的要求。
就采样模式工程应用对比来说，由于交换机数据传输延时不固定，在传输大量的采样数据时，各间隔交流采样数据经交换机传输到母线保护时间不一致，故同步方式只能采用外部时钟同步方式。同时交换机在负荷较重时，容易造成传输数据延时较大，对母线保护动作时间有影响。
由以上分析可得，220kV及以上的智能化变电站以及接线规模较大的110kV变电站母线保护均采用点对点采样模式，部分接线规模较小的110kV及以下电压等级的变电站母线保护采用网络采样模式。
二、智能变电站母差保护的接入方案
智能变电站母差保护接入方案常用的有两种方式，分别为集中式与分布式。
集中式母差保护采用单台母差主机完成母线保护的交流采样、开入开出、保护运算、站控层通讯等功能。这种维护方式的母差保护便于维护与管理，但接入多间隔保护装置运算压力较大。主要应用在110kV及以上电压等级的智能变电站，母差保护接入间隔数通常不大于24，需配置独立的合并单元以及智能终端，且合并单元在主控室集中组屏。如图1所示为一个典型的220kV集中式母差保护应用示意图：
分布式母差保护第一种典型应用采用单台母差主机加多台母差子机共同完成母线保护功能，其中母差主机完成保护运算及站控层通讯等功能，母差子机完成交流采样、开入开出等功能，主机与子机之间通过光纤通讯完成数据交互。这种方式的母差保护可减轻母差主机的交流采样压力，提高母差保护接入能力，且有利于保护装置就地分布布置。主要应用35kV及以下电压等级，母差保护接入间隔数大于24。间隔不配置独立的智能终端与合并单元，采用四合一保护装置，且保护装置在开关柜接地放置。互感器有时配置传统互感器，交流量需转为数字量输出。母差保护接入间隔数大于24。如图2所示为一个典型的10kV集中式母差保护应用示意图：
分布式母差保护第二种典型应用配置单台母差保护主机加多台传统采样母差子机。这种方式主要应用在传统变电站智能化改造过程。改造过程中需接入间隔传统交流采样及开入开出并转换为数字化采样提供给主机，如图3所示：
三、结语
本文对母线差动保护在智能变电站中的应用进行了论述，并探讨了母线差动保护的数据采样和接入方案。当然，对于母线差动保护在智能变电站的应用，还有大量问题需要去研究和解决。在未来，智能变电站建设将会成为变电站发展的必然趋势，同时也将为我国“智能电网”的建设打下坚实的基础。
（责任编辑：赵秀娟）
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