數字化變電站母線與線路保護探討

黃忠輝

摘要：隨著我國變電站數字化技術的快速發展和進步，差動保護原理一直以來就是變電站母線保護的基本原理。隨著數字化變電站的發展和進步，差動保護原理在使用過程中出現了一些問題，大量的數據實時傳輸過程中，對于通訊網絡提出了更高的要求，因此必須要對母線保護方案進行進一步的分析探討，針對數字化發展背景能夠提出一個科學有效的保護方案，從而更好的促進數字化變電站母線與線路的高效率保護運行。

關鍵詞：數字化變電站；母線；線路保護；探討

變電站工作運行過程中，電子式電壓電流互感器以及有關的智能開關技術正在逐漸變得成熟，并且逐漸進入了應用階段。數字化變電站示范站的建設過程也正在快速開展，在變電站設備運行過程中，對其物理結構進行了進一步的智能劃分，可以將其主要分為三個層次，也就是間隔層、過程層、站控層等，在變電站運行過程中，針對以往相對獨立的自動化系統，進一步進行組合，形成了間隔層保護和變電站層的監控系統。

1.差動原理母線與線路保護對于數字化變電站實現存在的困難分析

隨著我國電子科學技術的發展和進步，差動原理雖然也是數字化變電站母線與線路保護的第一位原理，但是在具體的實現保護的過程中，要想保證數字化變電站實現母線差動保護，和常規的變電站相比較，母線差動保護存在很大的問題，對各個間隔的電流必須要完成采樣操作。以往的變電站是從各個間隔CT二次側直接連接電纜到母線與線路裝置的交流變換插件中的，是由保護裝置實現采用回路集中進行交流采用后經過AD實現進一步的轉換后轉變形成數字量的。但是在當前的數字化變電站云心過程中，是通過電子式電流互感操作，直接輸出數字量，在保護裝置運行過程中，是直接采用模擬量數據、開關量數據等通過光纖以太網進一步從交換機中獲取的。這種采樣方式發生了很大的變化，同時在采樣過程中，需要通過光纖以太網從交換機中進行準確的獲取。采用過程中，數據的同步輸出，也通過當前現有的導航定位系統實現了很好的監測，在系統運行過程中，能夠通過網絡實現對系統監測數據的同步顯示，在顯示過程中，要從過程層和間隔層的通訊網絡上同時獲取所有間隔的信息，并且在滿足母線保護的基礎上能夠實現對交流量的實時顯示，這種同步顯示和定時交流量的實時顯示，就必須要以24個間隔母線系統96點采樣率十六位數據為例進行計算，進一步計算出對通訊速率的影響要求，同時在使用過程中，能夠嚴格的按照有關規格要求進行采用操作，在使用過程中，能夠在滿足母線與線路保護的過程中，實現對整個數字化變電站運行系統的良好保護，在.差動原理母線與線路保護對于數字化變電站實現過程中存在很大的阻礙，通訊問題成為了數字化變電站實現線路保護過程中遇到的主要問題。

2.方向原理母線保護方案的提出

方向原理是在差動原理的基礎上進一步發展起來的一種變電站母線保護與線路保護原理系統，這種原理在使用過程中，得到了廣泛的應用，比如當母線運行過程中出現了故障，功率方向就會全部的指向母線，當出線發生了故障時，故障線路的公路方向就會全部的背離母線，整個變電站線路運行過程中，方向原理母線保護方案就能夠很好的對變電站運行過程的母線與線路故障進行準確的判斷，這樣就可以提高整個系統運行效率。

在數字化變電站運行過程中，采用的方向原理尤其獨特的優勢，在使用過程中，相比于差動原理，在通訊網絡使用過程中不會產生較大的負擔，同時每一個間隔單元的保護都需要獲得其他間隔單元的功率方向就可以。在使用過程中，不需要專門的進行母線保護裝置，在各個間隔保護裝置中都需要增加一個母線保護軟件功能模塊，形成了一個徹底的網絡保護結構。下面本文就以某變電站的一個低壓母線系統為例進行分析研究。

2.1啟動判據

在接地系統中，如果出現了單相接地故障后，不會對系統線路電壓的對稱性造成非常嚴重的破壞，這樣系統就可以繼續保持運行兩個小時左右，同時整個運行系統的有關裝置也會及時的發出信號，這樣工作人員就可以尋找維護人員開展維護工作，對于一些簡單的故障，可以在兩個小時內完成，就不會影響整個變電站的正常運行。在對發生的故障處理過程中，發現存在兩點或者是多點故障，在故障檢查過程中，尤其是在小電流接地系統的故障檢查過程中，母線和線路出現了單相故障，這個時候對母線與線路開展的保護工作就必須要保證可靠不動作，同時在故障類型分析和保護過程中，要做好相間故障、三項故障的保護過程開展。可以選擇最小的相間電壓作為啟動判定依據，在故障檢查和判斷過程中，需要保證記憶電壓超過最小的相間電壓，這樣可以避免出現PT斷線時的錯誤操作。

2.2反方向判斷

利用最小的相間電壓進行判斷的過程中，選擇用于方向判別的相間電流，能夠有效的避免非故障相負荷電流對方向判斷的影響，同時在判斷過程中，對于其靈敏度要求就是較高，靈敏度越高，判斷的準確率也越高。當電力正極以一次電流流出母線為規定的正方向，那么功率方向背離母線就是反方向。在判斷過程中，需要依據反方向判斷原理進行進一步的判斷和識別，同時對于各項電壓、電流以及有關的參數設計必須要嚴格的按照規定進行限制，如下圖所示：

上述規定中，其中U代表的是相間記憶電壓，如果最小的相間記憶電壓等于Uab ，這表明在判斷過程中需要選擇第一個判斷式，如果最小的相間記憶電壓等于Ubc ，這表明在判斷過程中需要選擇第二個判斷式，如果最小的相間記憶電壓等于Uca ，這表明在判斷過程中需要選擇第三個判斷式。這樣通過逐個判斷和選擇，就可以避免出現選擇誤差，同時在方向判別過程中，需要設置電流啟動門檻，這樣就可以準確的判斷出方向電壓，同時也可以在低電壓條件下進行合理的保護。

2.3母線與線路保護動作邏輯

在數字化變電站運行過程中，一旦母線發生線路故障后，那么有關的源元件就會立即啟動，同時功率方向也會準確的判斷為正方向，在運行過程中，整個出線元件沒有電流流過，就不會自行啟動，因此不會輸出保護母線的閉鎖信號，這個時候電源元件的IED裝置就必須要及時的跳出單元斷路器的命令，進行故障清除。

在整個故障發生和運行過程中，如果故障是出現的在出線上，那么就可以通過反向判斷的方法進一步對其運行狀況和故障狀況進行合理的判斷，對于故障也可以在第一時間準確的找到，故障確定后，就可以及時的發出閉鎖信號，這樣就達到了對整個運行系統的保護，同時對于整個數字化變電站系統也起到了很好的保護運行效果。

3.結束語

在數字化變電站系統運行過程中，數字化變電站的發展目標就是形成一個自動化、數字化、現代化的無縫整體，通過對數據的收集、保護、測控、防誤閉鎖、電壓無功控制等方面加以靈活的控制和管理，進一步保證各項功能得到有效的實現，使得整個設備操作控制過程達到良好法控制狀態，同時對于各個功能之間也必須進行很好的結合，保證系統運行的靈活性、擴展性、一致性等，從而使得整個數字化變電站系統運行功能達到良好的發揮和控制，整個系統運行過程實現了一個有序的操作過程。

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