基于IEC 61850过程总线的分布式母线保护研究

IEC 61850标准中所定义的过程总线为变电站各种分布式功能的实现提供了新的途径。本文分析了过程总线技术,重点介绍了SAV报文和GOOSE报文的两种多播发送机制,并提出了一种基于IEC 61850过程总线的分布式母线保护方案,该方案利用MAC多播地址、虚拟局域网和优先级等网络技术,可充分实现数据共享。利用OPNET Modeler网络仿真软件对该方案的通信系统进行了仿真分析,结果表明:采用多播技术可有效减少网络负载,SAV报文和GOOSE报文的时延要求均能满足。文末对可靠性问题进行了探讨,IEC 61850过程总线对变电站保护和自动化的影响还值得进一步深入的研究。     

计算谐波比确定母线保护中电流互感器的饱和

数字分布式母线保护是在原有的集中式微机母线保护的基础上发展起来的一种原理更先进、计算能力更强的新型数字式母线保护。就目前分布式母线保护仍与集中式母线保护具有同样的关键技术点——受电流互感器(TA)饱和影响的问题，提出了一种新的解决办法：通过计算二次电流和差流的谐波比大小可以确定TA是否发生了饱和，从而使区外故障TA发生饱和时闭镇保护，不使保护误动。     

智能变电站报文分网传输下保护可靠性分析

针对目前智能变电站采样值(sampled measured value,SMV)与面向对象的变电站通用事件(generic object oriented substation event,GOOSE)报文的分网传输结构,研究智能变电站继电保护系统的可靠性,建立主变保护、线路保护以及母线保护的可靠性框图模型,运用最小路集法计算保护可靠性。结果表明,在报文分网传输方式下,线路保护和主变保护的可靠性相当,母线保护的可靠性较低。进一步选择Birnhaum重要度和关键重要度指标对智能变电站继电保护系统进行元件重要度衡定,分析各个保护系统中的薄弱环节。     

智能变电站集中式站域保护系统的可靠性分析

集中式站域保护作为一种新型保护系统,其构建模式与传统保护系统存在较大差异。根据集中式站域保护的结构和运行特点,综合考虑各组件的失效和修复过程以及站域保护系统的容错功能,建立集中式站域保护可靠性分析模型和间隔等效可靠性模型。利用故障树和蒙特卡罗仿真相结合的方法,计算集中式站域保护系统可靠性指标,并与传统保护系统的可靠性指标进行了对比分析。     

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。     

变电站以太网在分布式保护系统中的应用

分布式保护系统采用变电站以太网传输报文时会带来时延不确定性问题。介绍了传输时延构成与其特性,利用网络仿真软件OPNET对典型的分布式保护系统进行通信时延仿真,验证了分析结果。给出了降低时延不确定性的详细策略,为分布式保护系统相应产品的开发奠定了基础。     

大型光伏电站汇集系统的故障特性及其线路保护

集中式与分布式光伏系统在拓扑和控制上的显著区别,造成两者故障特性的不同,导致现有含分布式光伏的配电网故障分析方法和保护原理在集中式光伏电站汇集系统中无法适用。为此,针对广泛应用于集中式光伏逆变器中的正负序双同步旋转坐标系电流控制器,计及直流侧光伏电池板电源特性影响,推导出不同控制目标下故障电流统一表达式。在此基础上,结合现场短路试验数据,考察850 MW大型光伏电站内35 k V汇集线路的电流保护性能,证明架空线下游电流保护存在不能正确动作现象,同时提出距离保护新配置方案。在PSCAD/EMTDC中搭建光伏电磁暂态详细模型并利用现场实测数据验证了模型的正确性,大量仿真实例证明了新保护配置的有效性。研究结果为大型光伏电站汇集系统保护配置提供参考。     

西门子微机母线保护及其发展

介绍了微机母线保护的发展过程，举例阐述了西门子7SS60集中式及7SS52分布式微机母线保护系统的保护原理，以及电流互感器饱和判据、结构及功能，并做了大量分析、论证及比较，指出现阶段集中式母线保护装置仍然是母线保护发展的主流，分布式母线保护系统更能适应综合自动化的要求，是将来发展的必然趋势。     

光伏阵列系统级分布式功率优化控制研究

在光照不均匀的工况下,光伏阵列的输出功率会受到很大影响,采用分布式MPPT控制可取得较好的效果,但关于系统级分布式功率优化的研究较少。本文考虑到系统的保护和安全、在对光伏组串中各光伏模块进行限压保护及直流母线采取卸荷保护的基础上,详细分析了分布式功率优化控制的工作机理和算法的实现过程,并利用仿真对算法进行验证以及和集中式MPPT控制进行比较,结果证明分布式MPPT优化控制不仅可以更好地提高光伏组串的发电量,而且可以保证系统安全可靠运行。     

应用分布式母差保护应考虑的因素

相比集中式母差保护而言,分布式母差保护具有很多的优越性,但在现阶段由于控制保护设备布置方式、开关场规模、主接线形式和价格等因素的影响,制约着其优越性的发挥。通过一个工程实例,讨论了选择分布式母差保护或集中式母差保护的利弊,对母差保护的工程选型有一定的参考价值。     

配电网分布式控制实时数据的GOOSE over UDP传输方式

分布式控制是智能配电网实现广域保护、控制应用的重要方式,报文的实时性是影响分布式控制性能的关键因素。文中在分析配电网分布式控制应用对通信的要求基础上,对现有的快速报文传输方式进行了比较,提出了基于用户数据报协议(UDP),用通用面向对象变电站事件(GOOSE)机制传输实时报文(GOOSE over UDP)的方案,可实现快速报文在广域网传输。通过试验平台对该方案的传输性能进行了测试,测得配电终端之间传输延时最大不超过10 ms,满足配电网分布式控制应用的需求。     

应用分布式母差保护应考虑的因素

相比集中式母差保护而言,分布式母差保护具有很多的优越性,但在现阶段由于控制保护设备布置方式、开关场规模.主接线形式和价格等因素的影响,制约着其优越性的发挥.通过一个工程实例,讨论了选择分布式母差保护或集中式母差保护的利弊,对母差保护的工程选型有一定的参考价值.     

基于对等通信网络的智能分布式自愈控制的研究

在分析SDTU的结构、功能及配电网自愈控制的实现目标和自愈处理流程的基础上,参考了IEC 61850标准下分层结构体系和面向通用对象的变电站事件(GOOSE)模型,针对SDTU分布式存在的终端间信息交互不畅、故障发生时越级跳闸的问题,对基于对等通信网络的智能分布式自愈控制进行了研究。借助分层体系结构下的智能终端及其分布式FA逻辑算法,完成对配电网故障的监测、定位、隔离及恢复。参照GOOSE模型的对等通信网络报文传输,实现了报文传输的实时性与灵活性,并通过对配电网自动化系统进行实际设备建模实验,验证了基于对等通信网络的分布式自愈控制有效地实现了SDTU多点多联络的分布式控制,保证了故障定位、隔离和恢复的准确性和可靠性。     

基于5G通信技术的差动保护实用化方案

基于5G通信技术的线路差动保护在分布式能源广泛接入的配电网中具有明显的优势,其可行性已经得到证明,但仍存在一些实际问题需要解决。介绍了基于5G通信技术的线路差动保护的实现方案;针对保护的可靠性和快速性等问题进行了分析,提出了实用化的解决方案,并进行了验证。结果表明：采用矢量和采样值结合的差动报文形式,可以解决省流量通信模式下差动保护装置功能完整性的问题;发送侧报文冗余与接收侧自适应插值算法可以解决保护动作可靠性的问题;改进的差动算法和电压快速启动可以解决保护动作快速性的问题;保护联跳可以解决两侧动作行为不一致的问题。     

以太网103规约及其在水电厂自动化系统中应用

对于提高水电厂自动化系统与多台保护等智能装置之间通信的可靠性和快速性,平衡传输是最佳的选择。对以太网103规约及其在水电厂自动化系统的通信进行了介绍。在以太网的链路中,该规约采用UDP报文与TCP报文相结合。利用UDP短报文进行链路监测和链路启动,链路正常建立后,利用TCP报文进行正常信息传输。当保护智能装置等发生事件或有数据变化时,其自动启动一次TCP报文传输过程,及时将信息通知水电厂自动化系统,成功地实现了正常连接状态下的平衡传输,保证了信息传输的及时性、完整性与正确性。     

数字化变电站集中式保护应对边界信息缺失新方法研究

数字化变电站集中式保护装置统一处理全站实时信息,有利于改善保护的性能。然而由于网络通信、电子互感器发生故障等原因可能造成集中式保护装置采集的实时信息缺失,使得集中式保护无法迅速、有选择性的切除故障,影响保护系统的可靠性。提出一种数字化变电站集中式保护应对边界信息缺失新方法,当故障发生时,如果出现一条线路电流采样值信息缺失,在假设母线没有发生故障前提下利用基尔霍夫电流定律合成信息缺失线路的电流,然后通过常规三段式线路保护判据切除故障。如果在信息缺失线路保护第一段检测到故障发生,则在无延时跳开该线路断路器之后     

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。     

基于一致性算法的电力系统分布式经济调度方法综述

传统集中式调度方法难以满足高渗透率分布式电能资源接入背景下电力系统经济调度的需求,分布式经济调度方案因具有可靠性高、可扩展性强、通信计算负载均匀等特点得到了越来越多的关注。对电力系统分布式经济调度方法的国内外研究现状进行了综述,重点阐述了一致性算法的原理、应用及成为分布式经济调度主导算法的原因。比较了集中式和分布式经济调度系统及问题的求解过程,分析了分布式经济调度实现过程的关键环节,并对现有关键问题解决方法的优缺点进行了评述,分析了电力系统分布式经济调度方法研究中有待解决的问题并提出了未来可进一步研究的方向。     

智能变电站继电保护应对网络风暴的策略探讨

对变电站主要通信服务分类研究,根据服务要求和报文特点,通过变电站虚拟局域网的架构设计防范网络风暴的发生。采用通信报文的流量控制和报文过滤技术减少风暴出现后对运行保护的影响。以纵联差动保护为例,变电站网络风暴检测系统验证了采用上述措施后在注入不同风暴流量下,SV和GOOSE报文服务可不受影响。     

基于差动保护的配电网闭环运行方式探讨

配电网可靠性是衡量一个地区供电水平的重要指标。采用闭环运行方式可以有效提高配电网的供电可靠性。首先,从分布式电源的并网需求和日益提高的供电可靠性要求,阐述了配电网采用闭环运行的驱动力。然后,介绍了配电网闭环运行的关键支撑技术和主要优点,提出了一个具有三层结构的集中式差动保护控制概念和系统架构。最后,分析了配电网采用基于差动保护的闭环运行方式的应用前景。