智能变电站数字采样异常对继电保护的影响验证

针对智能变电站数字采样及传输过程中出现的异常对继电保护产生的影响,提出从采样测量值(sampled measured value,SV)配置参数及链路异常、合并单元(merging unit,MU)延时异常、双A/D不一致、采样值丢帧、采样值畸变5种异常模拟方法并结合相关保护进行验证。在各种异常情况下,对继电保护装置的告警信号、告警报文、保护动作正确性和动作时间进行分析,发现智能变电站继电保护装置对数字采样异常机制处理缺陷,对相关规范和标准制定提供可靠数据和依据。     

智能变电站合并单元运维及异常分析

合并单元作为智能变电站过程层核心设备,起着交流采样的关键作用。基于智能变电站合并单元的工作原理及技术特点,以智能变电站合并单元的运行维护和异常分析为研究对象,系统地研究了合并单元的采样机制与同步技术、日常运行维护方法、装置信号与释义、典型异常分析及处置方法和措施。通过对以上方面的研究与实践,阐明了智能变电站合并单元的运行维护重点,尤其是异常处置方法对合并单元的运维具有借鉴意义。     

智能站合并单元采样方式问题探讨

智能变电站发展过程中,智能继电保护采样方式主要经历了"电子式互感器+合并单元"、"常规互感器+合并单元"、"常规互感器电缆常规采样"3种方式,其中"常规互感器+合并单元"的采样方式在目前的智能站中大量使用,针对此方式中合并单元的采样延时、插值同步等问题进行了分析探讨,明确了合并单元存在增加继电保护动作时间、同步异常易导致差动保护误动问题。将智能站改进为常规采样方式后,对继电保护可靠性和电网的稳定性均有较大的提升。     

智能变电站合并单元延时的检测方法

合并单元是智能变电站中实现数字量采样值传输的重要设备,关系到继电保护的正确动作与否。介绍了智能变电站二次信号采集方法,分析合并单元延时产生的原因,提出了利用继电保护测试仪同时输出模拟量和数字量的混合输出测试合并单元延时的方法。     

智能变电站合并单元延时检测技术研究

合并单元是智能变电站中实现数字量采样值传输的重要设备,关系到继电保护的正确动作与否.介绍智能变电站二次信号采集方法,分析合并单元延时产生的基本原理,研究目前采用的延时检测技术,并提出同时输出模拟量和数字量的混合输出测试合并单元延时的方法.     

智能变电站交流采样异常状态分析和处理方法研究

常规变电站采用电流/电压互感器,而智能变电站是采用电子式互感器和合并单元,实现交流采样的数字信号采集。根据目前投运的智能变电站交流采样模式,从工程实际出发,对各种交流采样异常状态进行分析,并提出相应的处理方法。     

智能变电站采样方式的优化设计与研究

针对智能变电站采样方式的现状及原理,分析了现有采样方式的优劣,通过研究和调研智能变电站采样方式对继电保护整组动作时间的影响,得出合并单元数字化采样对线路保护速动性存在不利影响的结论。根据对采样方式现状的分析及调研结论,提出了三种不同的优化设计方案,以达到兼顾继电保护速动性及智能变电站采样数据共享优势的目的。     

基于自适应采样算法及数据处理的过程层设备时延优化设计

智能变电站与传统变电站相比,二次保护系统中增加了过程层设备合并单元及智能终端,引起了保护设备动作时间变慢。提出将合并单元的单一插值采样算法改为同步采样算法与插值算法相结合,基于同步状态自适应调整采样算法,减小了合并单元内部采样数据的处理时延。针对智能终端的CPU插件进行了改进,由FPGA完成GOOSE组播过滤、网络风暴功能,CPU负责处理GOOSE的接收与发送,同时采用MOSFET光电耦合继电器作为启动继电器,通过优化设计减少了智能终端的出口时间。基于上述设计,研制了新型过程层装置,并对比开展了动模仿真及静模仿真验证。仿真试验结果表明,新研制的过程层装置配合线路保护装置的整体动作时间相比优化前减少3 ms,能够满足GB/T-14285标准对继电保护装置整组动作时间的要求。     

500 kV智能变电站合并单元运行维护及异常分析

智能变电站中的合并单元作为过程层的核心设备之一,其运行的稳定性和可靠性直接关系智能变电站的安全稳定运行。以华东电网第一座500 kV纯数字化智能变电站吴宁变为例,介绍了现场合并单元的2种配置情况,并对2种配置方案进行了对比;同时结合实际运行维护经验,探讨了合并单元运行维护中的采样同步、220 kV母线电压切换、GOOSE与SV共网以及工作环境等问题;另外通过深入分析合并单元的典型异常案例,提出了合并单元发生双A/D采样不一致、采样无效、通信断链等异常时的处理建议。为今后智能变电站合并单元的运行维护提供了参考。     

智能变电站自动化装置网络采样接口方法

在分析合并单元同步原理及采样值报文特点的基础上,提出一种智能变电站智能电子设备测控装置过程层采样同步技术。该方法不同于保护装置中广泛应用的回退插值法,而是依据最优通道采样值报文采样序号,对其他通道进行采样同步处理。其忽略了不同合并单元采样延迟、网络延迟的不确定对采样值同步的影响。在应用该采样同步方法后将同步后的数据再进行插值和计算,经过测试和现场应用结果表明,该方法适用于稳态测量采样值计算的数据预处理。     

基于EPON网络的智能变电站继电保护技术研究

相比传统电力通信网络,EPON网络能够更好地满足智能变电站通信系统要求,但是智能变电站过程层网络采用EPON技术也存在安全性、可靠性、实时性的问题,导致继电保护存在拒动的风险。针对上述问题提出了改进措施,并进行了基于EPON网络下继电保护功能的适应性研究。通过搭建基于EPON网络的智能变电站过程层继电保护动模测试平台,重点选取220 kV智能变电站的母线保护、变压器保护、线路保护为研究及测试对象,进行动模试验。试验结果表明,各类保护装置、合并单元及智能终端可通过EPON过程层通信网络实现设备间采样报文及跳闸报文的信号传输,保护装置动作性能未受影响。     

智能变电站继电保护系统可靠性分析

基于通用设计建立220 k V智能变电站继电保护系统不同采样跳闸方式的典型结构,运用可靠性框图法构建智能变电站继电保护系统完备的可靠性评估模型并进行定量分析。采用概率灵敏度和元件灵敏度分别评估"直采直跳"模式下继电保护系统的元件灵敏度和重要度。前者给出了继电保护系统的薄弱环节,为优化系统设计提供参考;后者揭示了系统元件的重要度,指导系统运维。研究结果对智能变电站继电保护系统的设计、运维和发展具有借鉴意义。     

基于ARM和FPGA的智能变电站全场景试验装置硬件平台设计

针对现有继电保护实验装置均不能对合并单元输出信号的分配、传输环节进行完整检验的缺陷,设计了一种新型基于高级RISC微处理器(advanced RISC machines,ARM)和现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)协同工作的智能变电站全场景试验装置硬件平台。结合软件仿真平台,该套系统可以实现模拟实际智能变电站内电子式互感器→采集单元→合并单元的数据传输全过程,将实验室进行的试验带到现场,从而方便、快捷、安全地模拟线路中各种故障,为智能变电站二次继电保护试验提供一种新型的试验装置。实验结果表明,硬件平台能正确发送数据并且同步精度达到20μs。     

考虑继电保护系统的新一代智能变电站可靠性评估

新一代智能变电站已成为变电站未来的发展方向。目前针对新一代智能变电站一次系统或继电保护系统可靠性的评估仅限于系统本身,并没有综合考虑这两个系统对新一代智能变电站可靠性的影响,从而导致评估得到的可靠性指标偏高。首先根据新一代智能变电站继电保护的结构,建立了基于最小路集算法的可靠性模型。然后提出一种综合考虑继电保护系统及一次设备的等效可靠性指标,并利用上述模型及等效指标计算新一代智能变电站的可靠性。最后通过算例验证了所提方法的有效性。     

延时可控交换机在智能变电站中的应用和测试分析

网络延时的不确定性一直是智能变电站中使用网络采样和跳闸方案需要解决的技术难点,但是保护装置可以利用合并单元固有延时和延时可控交换机计算的链路驻留总延时ΔT还原收到的多个间隔的采样数据的发生时刻,完成采样的同步处理。为了验证延时可控交换机中精确延时算法和传输的精度和可靠性,搭建了组网测试系统,对延时补偿、数据流量精确控制、保护装置的处理等功能、性能和可靠性进行了测试应用分析。最后提出推荐的组网方案和主要的技术指标要求。     

智能变电站故障信息模型与继电保护在线监测方法

充分利用智能变电站信息开放与信息共享的优势,提出基于智能变电站系统特性的继电保护在线监测新方法。全面分析继电保护在线监测功能需求,提出继电保护在线监测思路;建立包含一次系统间隔模型、二次系统端口模型、二次系统逻辑模型的智能变电站故障信息模型,在此基础上,充分描述继电保护状态信息间的耦合及关联关系,自动辨识继电保护关键状态,并实现继电保护故障定位。算例分析结果表明,基于智能变电站故障信息模型的继电保护在线监测方法可实现继电保护关键状态的辨识,并实现精准的故障定位。     

基于电压向量的数字化母线保护电流同步方法

采样数据同步是智能变电站继电保护的关键问题。当采样数据通过过程层网络传输时,保护装置依赖于时钟源同步。提出了一种基于电压向量的数字化母线保护电流同步方案,在原有同步方案失效并导致合并单元采样失步的情况下,通过电压向量的相位差对采样数据进行同步处理,仍可保证母线保护继续投入运行。分析了同步方案的原理,介绍了同步方案的系统接线,给出了实施方案的细节:通过正序电压计算间隔采样的时间差;通过抛物线二次插值方法对采样数据进行同步处理;发生三相PT断线时需退出同步方案。RTDS数模实验结果表明同步方案可保证各种工况下母线差动保护功能的正确性,证明了同步方案的有效性和可行性。     

面向智能变电站继电保护可靠性评估方法研究

针对现有智能变电站继电保护系统的高可靠性导致故障样本数据太小,难以估计可靠性参数。文中在分析智能变电站继电保护结构的基础上,提出将三参数Weibull分布和灰色估计方法相结合,对智能变电站小样本数据继电保护可靠性进行评估,采用灰色估计法直接评估三参数Weibull分布的三个参数。通过实例与其他方法进行比较,验证了该方法的准确性和合理性。仿真结果表明,文中提出的算法可以根据实时数据变化快速估计可靠性参数,同时保证了估计的高精度。该研究为我国继电保护系统可靠性评估方法的发展提供参考和借鉴。     

智能变电站继电保护系统检修试验方法综述

智能变电站建立在IEC61850通信规范基础上,实现一次设备智能化和二次设备网络化。继电保护功能不再是由单一装置来实现,而是由合并单元、继电保护装置、智能终端通过光纤连接组成一个系统来实现。传统的保护屏硬压板由GOOSE软压板来实现,二次回路全部由光纤代替,模拟信号全部数字化,二次设备保留的检修压板也带来了全新的检修机制。通过比较与传统变电站试验方法的区别,结合作者实际经验提出针对智能变电站的试验方法,并进一步提出检修时的安全措施。