雙套母差保護在變電站的應用

高宜鳴

【摘 要】母差保護是確保電網安全穩定運行的重要技術手段之一。本文針對變電站中母差保護的應用進行了分析，主要的內容包括數據采樣與接入方案的設計、應用。在數據采樣方面，闡述了兩種采樣模式的特點并進行了對比，指出了較為適合的變電站電壓等級;在接入方案方面，通過對兩種接入方式的對比指出了各自適合的應用場合。

【關鍵詞】變電站;雙套母差保護;數據采樣;接入方案

隨著經濟的快速發展，傳統的電網已經不能很好地滿足經濟發展的需求了。因此，電網向著智能化的方向不斷發展。當前，變電站的技術含量不斷提高，結構也變得更加的復雜，功能更加齊全，這些都導致了繼電保護在變電站中變得更加重要，尤其是在母差保護方面，為變電站的運行與管理都帶來了非常深刻的影響，為電網的安全運行奠定了非常堅實的基礎。

1 母差保護概述

繼電保護工作對整個電網的安全穩定運行有著非常重要的影響，母差保護是其中非常重要的組成部分，也對電網的安全穩定運行有著一定的影響[1]。母差保護全稱為母線差動保護，主要的作用是對變電站母線進行保護。一旦變電站母線出現短路故障，母差保護能夠迅速切除故障部分，避免事故的范圍進一步的擴大，從而對電氣設備進行保護，避免其受到事故的損壞，確保電網運行能夠安全與穩定。因此，母差保護在速動性、可靠性與選擇性方面都具有較高的要求。傳統的母差保護中主要包括電磁型母差保護與中阻抗型快速母差保護，這些類型的母差保護中存在一定的問題與不足。當前，隨著經濟的發展與技術的進步，母差保護的自適應能力不斷增強、速度不斷加快、動作更加可靠、自檢能力不斷上升。

2 變電站中母差保護的采樣模式分析

變電站中的母線保護裝置會以一定的間隔對采用數據進行發送，數據發送的同步性對差動保護計算有著非常重要的影響，只有實現采樣同步才能夠更好地實現變電站母線保護。變電站中的母線保護通過光纖以太網對間隔數據進行接收，數量較大的數據在進行傳輸與處理的過程中會給網絡傳輸速率與CPU處理能力帶來一定的挑戰[2]。

2.1 母線保護采樣模式的類型

按照采樣值處理模式進行劃分，變電站母差應用方案主要包括兩種類型，一種是點對點采樣模式，一種是網絡采樣模式。

點對點采樣模式主要的同步方式包括三種，分別為插值同步、光纖B碼同步、光纖秒脈沖同步。點對點采樣模式在對采樣數據進行處理的特點為實現點對點的接入，光纖接口與間隔數據之間是一對一相互對應的。

網絡采樣模式主要的同步方式同樣也是三種，分別為1588時鐘同步、光纖B碼同步、光纖秒脈沖同步。網絡采樣模式在對采樣數據進行處理的特點為實現交換機網絡接口接入，一個光纖接口可以同時對應多個間隔數據。

2.2 兩種采樣模式對比分析

2.2.1 同步方式方面的對比

從同步方式方面進行對比，點對點采樣模式中所采用的同步方式可靠性更高。點對點采樣模式能夠采用插值同步方式，需要對外部時鐘進行依賴;而網絡采樣模式由于交換機在傳輸的數據過大時不能夠確保傳輸延時的固定性，不能夠采用插值同步方式，需要依賴外部時鐘[3]。

2.2.2 采用數據處理方面的對比

從采用數據處理方面進行對比，點對點采樣模式中所采用的是光纖點對點的直接連接，在數據傳輸的過程中具有較高的可靠性。網絡采樣模式的數據傳輸依賴于交換接傳輸，如果母差同時與多個間隔時間進行連接，就需要多個光纖接口連接交換機。

2.2.3 數據共享性方面的對比

從數據共享性方面進行對比，點對點采樣模式中所采用的連接方式為光纖直接連接，采樣數據是不能夠進行共享的;網絡采樣模式則能夠通過網絡實現采用數據的共享，比較符合當代變電站發展過程中提出的數據網絡化、共享化的要求。

2.2.4 工程應用方面的對比

從工程應用方面進行對比，交換機在進行數據傳輸的過程中傳輸延時并不固定，在傳輸的采樣數據數量較大時，各間隔交流采樣數據經交換接傳輸到母線保護時間不一致，在同步的過程中只能夠選擇外部時鐘同步方式。此外，如果交換機在工作中的過程中面臨著較重的負荷，傳輸數據延時將可能出現較大的情況，影響母線保護動作時間。因此，點對點采樣方式適用于220kV以上的變電站與接線規模較大的110kV以上的變電站母線保護;網絡采樣方式適用于接線規模較小的110kV以上的變電站及110kV以下的變電站母線保護。

3 變電站母差保護的接入方案分析

變電站母差保護的接入方案主要包括兩種，一種是集中式母差保護接入方案，一種是分布式母差保護接入方案。

3.1 集中式母差保護接入方案

集中式母差保護所采用的是單臺的母差主機，主要實現的功能包括母差保護交流采樣、母差保護開入開出、母差保護運算、母差保護站控層通訊等。集中式的接入方案能夠為母差保護的維護與管理提供便利，但是接入多間隔保護裝置運算壓力比較大。集中式接入方案主要適用于110kV及以上電壓等級變電站，一般情況下母差保護接入間隔數≤24，在接入的過程中需要配備獨立的合并單元與智能終端，同時合并單元需要在中控室實現集中組屏。

3.2 分布式母差保護接入方案

分布式母差保護包括兩種典型應用，第一種典型應用為所采用的是單臺母差主機+多臺母差子機，通過單臺母差主機與多臺母差子機的結合共同對母線進行保護。其中，母差主機主要實現的功能包括保護運算功能、站控層通訊功能等，母差子機主要實現的功能包括交流采樣功能、開入開出功能等，母差主機與母差子機自檢通過光纖通訊的方式完成數據的交互。分布式母差保護能夠有效地降低母差主機在交流采樣中所面臨的壓力，實現母差保護接入能力的提升，為保護裝置就地分布布置提供便利。分布式母差保護主要適用于35kV及以下電壓等級變電站，母差保護接入間隔數一般情況下是大于24的。在間隔中不需要進行獨立合并單元與智能終端的配置，主要是利用四合一保護裝置且裝置放置的位置為開關柜接地處?；ジ衅骺梢耘渲脗鹘y的互感器，在輸出的過程中需要將交流量轉化為數字量。

分布式母差保護的第二種典型應用為單臺母差保護主機+多臺傳統母差子機。這種方式在傳統的變電站改造過程中較為常用。在變電站的改造過程中，需要通過間隔傳統交流采樣與開出開入的接入，并實現數字化采樣轉換，將轉換的結果提供給主機。

4 總結

本文主要分析了雙套母差保護在變電站的應用，探討了母差保護數據采樣與接入方案。當前，雙套母差保護在變電站的應用中依舊存在著大量的問題需要解決，在以后的研究中要更加全面地進行闡述。智能化已經成為了變電站未來發展的主要趨勢，為我國“智能電網”的實現奠定了非常堅實的基礎。

【參考文獻】

[1]張春合，陸征軍，李九虎，李洪衛，嚴偉.基于IEC61850變電站通信網絡業務調度技術研究與仿真實現[J].電力自動化設備，2011，06（15）：122-125.

[2]劉輝，潘永旗，劉旭.基于多Agent的分布式母線保護在數字化變電站中的應用研究[J].電力自動化設備，2012，11（16）：85-86.

[3]梅衛紅，金谷滿，梁金山.110kV智能變電站主變保護配置的研究和高后備保護邏輯的仿真[J].浙江水利水電專科學校學報，2012，01（10）：47-50.

[責任編輯：張濤]