环网分布式母线保护装置就地化实现探讨

针对层次化继电保护控制系统中保护装置就地安放的需求,目前集中式母线保护直接就地安放存在功耗过大、回路复杂等问题,提出了基于HSR环网的分布式母线保护就地化实现方案。该方案中,各间隔配置独立的间隔子机,独立采集各个间隔的采样和开关量数据。通过双重冗余HSR环网将子机互联并共享数据,采用全主式设计方案,各子机独立逻辑判断,改进的插值同步技术使得母线保护不依赖于外界对时,同时增加光旁路设计,降低了母线保护运维的复杂性。该母线保护样机成功通过专业机构检测和试运行,验证了该方案的可行性。     

基于冗余通信的就地化分布式母线保护研究

针对传统母线保护运维难度大、可靠性低等问题,通过比对基于环网通信的无主分布式和有主分布式母线保护各自特点,提出了基于冗余通信的就地化环网有主分布式母线保护解决方案。研究了以主机内部时钟作为同步对时源的采样同步方法,并提出了分布式系统身份拓扑定位技术,实现保护功能不依赖外部时钟、保护子机免配置和即插即用。最后结合分布式母线保护环网数据流大小,对IEC61850-9-2和GOOSE帧格式报文进行了适用性分析,提出了满足百兆口带宽和传输延时要求的新环网通信帧格式。通过现场运行检验,验证了该技术方案的可行性。     

变压器保护子机的信息环网异常解决方案

就地化分布式变压器保护采用子机模式,通过环网传输交流采样、开入量及参数等信息,环网的信息异常将直接影响保护装置的可靠运行。为了解决各种环网异常情况下变压器保护装置不正确动作的问题,以220 kV变压器保护子机配置模式为例,分析了环网可能存在的各类异常情况。并有针对性地提出处理原则及解决方案,基于该方案搭建测试环境,验证了方案的合理性和可行性。该环网异常方案可有效提高就地化分布式变压器保护装置运行的稳定性和可靠性。     

面向智能变电站的无主站式环网母线保护实现方案

提出了一种无主站式环网分布式母线保护实现方案,在借鉴高可靠性无缝冗余环网(HSR)技术基础上,设计了一种新型的环网同步方案,既可以实现各间隔节点的精准对时,又为组网方式下的采样值同步提出了一种新的解决方案。通过在环网报文设置报文延时修正域,每经过一个环网节点后添加相应节点的驻留延时和传输延时,到达接收节点后根据报文延时修正值推算出对应采样点时刻,从而实现插值同步。环网内各间隔节点采用相同的软硬件配置及保护算法,可以与其他间隔保护就地化安装,满足新一代智能化变电站对母线保护的要求。     

基于就地化保护的智能变电站设计方案研究

为了促进智能变电站相关技术的发展,对基于就地化保护的智能变电站二次系统实现方案和整体设计方案进行了研究和分析。文章提出了就地化保护总体技术原则,研究了保护和自动化相关设备的实现方案,推荐就地化母线保护采用星形结构有限集中式,就地化主变保护采用星形结构分布式,测控采用"单间隔测控+集群测控+就地采集控制单元/模块"的方式,计量采用全站冗余配置集中计量电能表方式。提出了4种故障录波解决方案,近期推荐采用"基于就地化保护+就地化录波开关量模块"方案,远期采用"基于改进版的就地化保护"方案。     

有限集中式就地化母线保护方案

结合母线保护跨间隔的特点,提出了由基础保护系统加若干个扩展保护系统构成的有限集中分布式就地化母线保护方案。分别介绍了基础保护系统和扩展保护系统的功能,结合典型工程设计论证了每个保护系统的最优接入间隔个数,阐述了基础保护系统和扩展保护系统之间的通信方式及报文传输机制,提出了基于秒脉冲同步信号的采样同步原理,设计了基于标准端口定义的即插即用型航插的输入输出接口,给出了装置的站控层通信接口定义、过程层接口定义、装置的外观图及航插示意图,最后列举了有限集中分布式就地化母线保护的工程配置方案。     

就地化分布式保护环网测试装置研制

就地化元件保护采用分布式架构,各分布式子机间采用环网通信方式。文中针对子机环网报文的测试难点,设计和开发了具备环网测试功能的新型继电保护测试装置。该装置采用双中央处理器(CPU)架构,主CPU负责测试流程管理,环网CPU负责环网数据交换测试。通过配置文本灵活组帧环网报文,开发延时测试、数据一致性测试、转发特性测试、异常报文模拟等功能,校验环网报文实际传输过程中的可靠性和实时性,补充了环网性能测试手段。文中通过单台测试装置即可完成分布式子机的保护功能及环网性能测试。所研制的装置已应用于就地化保护现场调试,为元件保护就地化实施提供了良好的测试手段。     

即插即用就地化保护技术方案探讨

针对目前智能变电站存在的问题,引入即插即用就地化保护的概念,研究了基于即插即用就地化保护的变电站整体设计方案,通过比较设备数量、动作性能等方面阐述就地化保护的优越性,在整体方案基础上分类介绍线路保护、母线保护、主变保护等子系统的设计方案,最后对即插即用就地化保护的发展提出展望。     

基于数字化变电站过程层的分布式母线保护的研制

结合IEC 61850协议特征、数字化变电站过程层的通信特点及母线保护的特殊要求等提出了基于数字化变电站过程层的分布式母线保护实现方案,并分析了分布式母线保护所涉及的关键问题之一同步采样控制方法,评述了分布式母线保护的通信模式.     

就地化母线保护在电力系统中的应用

介绍了国网就地化母线保护实现方案,从子机配置方案、环网通信方案及保护专网通信方案三个方面对就地化母线进行了介绍。分析了就地化母线保护在现场实施过程中遇到的问题,如子机动作行为不一致,过程层配置工作量大,刀闸位置可靠性降低等,并提出了相应的解决措施。最后介绍了就地化母线保护可优化改进的保护功能。与传统母线保护相比,就地化母线保护提高了间隔接入能力,提高了数据通信可靠性,提高了保护动作速度,具备更大的技术优势以及更加广阔的应用前景。     

基于双向环网的变压器保护就地化实现方案

为了实现变压器保护的就地化,提出了一种分布式解决方案,按开关配置就地采集及跳闸的保护子机,子机之间通过高可靠无缝冗余(HSR)双向环形高速网络交互数据,其中高压侧保护子机集成主后备一体化保护功能。在总体实现方案分析的基础上,着重论述了环网通信机制和采样同步机制。理论分析与实测数据表明,相比于现有的集中式变压器保护装置,所提出的分布式变压器保护在可靠性和快速性方面具有一定的优势。     

无防护安装就地化保护应用与实践

阐述了国内微机保护的发展历程以及目前继电保护所暴露的一些问题,提出了继电保护的小型化和就地化。具体研究了全站二次系统架构、智能管理单元及就地化操作箱。提出了无防护安装就地化保护的预期目标:通过就地安装减少中间环节提升保护快速性,可靠性和减少干扰;通过即插即用的检修模式缩短保护装置的更换时间,提高检修效率;推动智能站二次系统整体设计方案优化及运维技术和管理的创新,实现变电站安全可靠、运维便捷、节能环保、经济高效。无防护安装就地化保护的基础技术条件已具备,已有就地化线路保护与就地化分布式母线保护经过了实践检验,无防护安装的就地化保护将开启变电站建设、运维的全新模式。     

基于电压锁相网络化采样的母线保护研究

设计一种既具备结构简单、资源共享、扩展性好等优点,又不依赖于外部全局同步系统的采样值组网传输的母线保护,在数字化变电站的建设中具有十分重要的意义。介绍了数字化变电站母线保护的采样值传输系统,描述了基于绝对延时的点对点母线保护技术,提出了一种基于电压锁相的网络化母线保护方案。利用母线电压天然的同步性能特征,通过数字锁相环及采样重插值技术,消除网络化采样对同步信号的依赖性。测试表明,基于电压锁相的网络化母线保护采样同步性好,动作快速可靠,是数字化变电站母线保护的一种新思路。     

就地化保护环网通信异常分析及处理策略

环网通信是就地化保护的一个重要技术特点,其可靠性直接影响就地化保护的性能。文中介绍了就地化保护环网通信的通信机制和典型实现架构,分析了通信中断、误码、延时补偿异常、网络风暴等典型通信异常对就地化保护的影响。在此基础上,提出了基于双环双向数据判别的通信中断、误码、延时补偿异常处理策略以及基于报文识别和过滤的网络风暴处理策略,并给出了具体的实现方案。最后通过试验证明了处理策略的可行性。     

就地化分布式变压器保护方案研究

提出了一种适合就地化变压器保护的有主分布式环形网络及其同步方案,按断路器配置保护子机,变压器本体子机兼作保护主机,直接采用常规采样、常规跳闸模式,对外连接全部采用预制的航空插头。主变本体子机利用IEEE 1588网络对时协议实现各侧子机模拟量的同步采集,各侧子机采样数据发送到主变本体子机,由主变本体子机完成全部保护及MMS通信等功能。保护动作后,主变本体子机发出GOOSE跳闸命令,各侧子机收到GOOSE命令后跳开本侧开关。此方案可以使110 kV及以上电压等级变电站所有保护装置满足就地化安装的要求,取消保护小室,减少新建变电站占地面积。     

基于功能纵向集成的无防护安装就地化线路保护

针对常规变电站、智能变电站线路保护工程应用中面临的保护速动性、可靠性和运维方面的难题,提出了一种基于SOC芯片实现的功能纵向集成、无防护安装的就地化线路保护系统架构和技术方案。通过一体化设计,纵向集成单间隔合并单元、保护和智能终端功能,减少设备类型及数量,简化配置,减少信号中间传输环节,缩短保护动作时间,并为站域保护等站端设备提供数据采集和控制执行支撑。同时对就地化线路保护的站间同步采样、远方不停电传动、同期电压接入等关键技术进行了研究与分析。对就地化保护的关键性能进行测试实验和比对分析,实验结果验证了所述方案的有效性和先进性。     

含分布式光伏及储能变流器的微网故障特征与保护

在并网时,微网中所含的分布式电源可能包括恒功率控制的光伏变流器或电流下垂控制的储能变流器,其中传统电流下垂控制的储能变流器在电网电压跌落时所输出的较低的故障电流,以及可能会出现的功角失稳现象都为其故障保护带来了困难,而基于滞环控制的改进电流下垂控制可以使其在电网故障时保持功角稳定,同时具备低压穿越能力,给故障电流带来新的特征,有利于故障检测以及保护判据的配置。本文考虑变流器的低压穿越特性,分析了含分布式光伏及储能变流器的微网内部不同位置发生故障时的电流特征,利用正序电流故障分量与母线正序电压故障分量的相位差来判断故障方向,并提出基于EtherCAT工业以太网的集中式保护方案。最后,通过仿真与实验验证了所提方案的可行性。