智能變電站非對稱式光纖差動保護同步性測試方法

（新疆喀什電盛有限責任公司,新疆 喀什 844000）

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本文首先對光纖差動保護的配置以及同步問題進行概述，并且介紹了當前智能變電站非對稱光纖差動保護的同步方法。

智能變電站；非對稱式光纖差動保護；同步性測試方法

目前，在智能變電站運行建設中，有效實現常規站和智能站之間的保護配合是關鍵問題，為此，本文首先對光纖差動保護的配置以及同步問題進行概述，并且介紹了當前智能變電站非對稱光纖差動保護的同步方法。同時結合某智能變電站的集成測試項目，探討非對稱式光纖差動保護同步性測試方法。

1 智能變電站非對稱式光纖差動保護

1.1 非對稱式光纖差動保護的配置

依據智能變電站中相關的繼電保護標準，220kV以上的線路都應當實行雙重化的配置保護處理，每一個保護裝置都需要具備相應主要和后備保護功能。該智能變電站繼電保護中，第一套保護裝置是PCS931型超高壓線路電流差動保護設備，另外一套則采用CSC10.3B型超高壓線路保護設備。

1.2 光纖差動保護同步的三個層次

為了確保非對稱式光纖差動保護可以穩定的運行，必須保證智能一側和常規一側之間能夠同步采樣數據。因此，光纖差動保護可以分為以下三個層次：

（1）首先，在智能變電站中，電子式電壓感應器和電子式電流感應器之間應是同步的。實際中可以采取兩種設計方法，第一種就是利用間隔MU傳輸同步采樣信號的方法。另外一種方法應用固定延遲的插入值來達到同步的目的。（2）對于保護裝置和間隔MU，當間隔MU和電壓、電流等數據實現同步時，會向同一側的保護裝置傳輸信息。不過，MU的發送頻率不一定回和保護裝置的采樣頻率相一致。（3）兩側保護裝置的同步性。對于非對稱式光纖差動保護來說，智能側和常規側保護裝置的同步是非常關鍵的。由于智能側保護通常不會發生濾波回路，所以會發生通道延遲，但是常規側的保護裝置正好與此相反。為此，一般選取智能保護裝置作為參考端。

2 非對稱式光纖差動保護同步方法

在常規變電站中，線路兩側的光纖差動保護設備通常是一樣，所以只需要選擇一個固定端，就可以非常容易的進行同步。但是，智能保護和常規保護存在不小的差異，具體而言：在智能保護中，數據發送不能和采樣時間保持一致。對于間隔MU中的數據采樣過程，需要路徑采集器延遲時間和MU延遲時間后才能傳輸給保護裝置。所以，智能側在和常規側形成光纖差動保護過程中，能夠利用乒乓理論，不過該種情形下需要將參考端選擇為智能側的保護固定裝置。同時適當調整常規側保護裝置的數據傳送時間，兩側數據的具體同步情形如下圖所示。

智能變電站光纖差動保護數據發送時間同步示意圖

在上圖中，保護裝置以P表示，Tm表示保護裝置接受并發送報文所花費的時間，Tn則表示的是常規側為接受并發送報文所需要的時間。智能端的MU為了把采樣數據傳輸給保護裝置，至少需要l2的延遲時間，并且在和另外一側保護裝置發送數據的時間實行同步過程中，會將智能一側的保護設備當作參考端。通過幾次調整之后，智能側和常規側這兩側的保護裝置可以實現同步發送數據的目的。

3 采樣同步性測試方法的研究

3.1 測試系統的構成

依據智能變電站的實際情況，本文對非對稱式光纖差動保護下的同步采樣測試系統進行了構建。在該測試系統中，通常使用升壓控制太來為升流器供應電能。采用PCS931作為智能保護設備，而常規保護的裝置則考慮應用RCS931。由于升流器使用的是標準電流互感器，因此其可以輸出3000A的最大電流。在該測試系統中，RCS931直接連接著電纜導線裝置，以二次側電流來監視其相位表，進而可以起到控制一次電流的效果，防止電流損害設備和人身安全。

3.2 測試方式

在該測試系統正式完成搭建后，第一步就是運用升流器實施提升電流的操作，對于二次電流從開始升到1.0A的過程，必須運用幅值相位表進行密切監視。準確完整地記錄保護裝置中的電流幅值以及對應一側的電流幅值，同時計算兩側電流之間差值和電流角度之差。

4 測試結果及分析

4.1 記錄測試結果

首先是依據以上測試方法，對本次電流幅值、對應一側電流幅值、電流角度差以及兩側電流差進行記錄。同時，根據一次電流從150A到2000A的過程中，二次電流以及角差、差流的變化情況，可以發現升流中的最大差流通常小于0.04A，較差一般在170度到180度，并且和電流成正比關系。

4.2 分析差流來源

依據差動保護等相關原理，如果兩端保護裝置存在方向相異、大小一致的二次電流，那么兩側通常不會發生差流的情況。在本次測試過程中，兩側采樣值不應當發生較大的差流。所以，筆者認為差流來源于以下原因：

（1）電流互感器之間變化比。依據兩側變比的狀況，可以計算出電流互感器的變比大約在0.83333左右。但是在PCS931保護裝置中，電流互感器的變比智能輸入兩位小數，所以會存在數據不精確的情況，進而引起差流的發生。（2）電流互感器前側處理模塊存在誤差。由于純光學電子互感器通常會運用到光學原理。因此該儀器的精確度和穩定度都會受到溫度因素的干擾。同時，因為對應一側的保護裝置采用的電磁式互感器，因此不容易和本側保護裝置產生較大的偏移，因此不是主要的誤差來源。（3）最后一方面就是插值算法引起的誤差。在采樣點通過插值算法實現同步后，也就可以把兩側的采樣序列也看做是同步的。不過，因為幅值線上的插值點和實際情況下的瞬時值一定會存在誤差。在對誤差經過計算分析后，發現只要插值后的任意一個采樣點的誤差不超過0.9％，那么就可以滿足工程正常運行的需要。

[1]張兆云，劉宏軍，張潤超.數字化變電站與傳統變電站間光纖縱差保護研究[J].電力系統保護與控制，2011,38（13）.

[2]高厚磊，江世芳，賀家李.數字電流差動保護中幾種采樣同步方法[J].電力系統自動化，2011，20（13）.

智能變電站非對稱式光纖差動保護同步性測試方法

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