大型發(fā)電機多數(shù)字源快速差動保護關鍵技術的研究.pdf

1、近年來我國特高壓建設快速發(fā)展，網(wǎng)絡通信技術和非常規(guī)互感器技術產(chǎn)生突破并廣泛應用于電網(wǎng)與電站自動化系統(tǒng)中，在解決了傳統(tǒng)保護面臨的一些問題的同時，也給大型發(fā)電機差動保護帶來了新的挑戰(zhàn)。由于大型發(fā)電機在電網(wǎng)中地位重要，其對繼電保護的要求也更高。保護需要應對新的應用環(huán)境下出現(xiàn)的各種新問題，以滿足保護的可靠性。論文提出多數(shù)字源環(huán)境的概念，多數(shù)字源環(huán)境下保護智能裝置(IED)接收網(wǎng)絡傳輸來的過程層采樣數(shù)據(jù)，從保護的角度來看，采樣和采樣數(shù)據(jù)不再可控，

2、也不再被某個保護算法自己單獨使用，而是全站間隔層IED共享，數(shù)據(jù)的誤差來源比傳統(tǒng)情況下更多。多數(shù)字源環(huán)境下如何提高保護動作的可靠性以及保護算法如何與采樣數(shù)據(jù)無縫連接，是本文關注的重點，這涉及到多個方面的內(nèi)容，本文針對發(fā)電機差動保護關注的數(shù)據(jù)采集和傳輸環(huán)節(jié)中的采樣同步問題、采樣傳輸時延、互感器傳變差異問題、保護算法制動性能問題以及保護算法與采樣數(shù)據(jù)接口問題等方面展開了深入研究。
　　多數(shù)字源環(huán)境下電站采用基于IEEE1588的同步方

3、案是一種同步精度高的優(yōu)選方案。但IEEE1588同步方案假設同步報文在主從時鐘之間傳輸是對稱的，在實際中由于傳輸?shù)牟粚ΨQ性同樣有同步誤差的存在，由于多數(shù)字源環(huán)境下各種誤差因素的增多，盡最大可能的減小同步誤差是有實際意義的。本文提出了基于多次握手方案的改進IEEE1588同步方法，通過主從時鐘多次握手，采用最優(yōu)的報文時刻進行同步計算，減小同步時采用的報文其傳輸不對稱的可能性，從而實現(xiàn)了同步的高精度。
　　多數(shù)字源環(huán)境下采樣值報文傳輸

4、比傳統(tǒng)電纜傳輸信號增加了傳輸時延，且傳輸時延有不確定性因素，論文采用了網(wǎng)絡演算方法計算采樣值傳輸?shù)淖畲髸r延，并通過設定不同的參數(shù)分析了影響報文傳輸最大時延的報文優(yōu)先級差異、網(wǎng)絡背景流量差異、低優(yōu)先級報文最大長度、網(wǎng)絡其它報文占比和網(wǎng)絡帶寬等因素，為保護確定相關的緩沖區(qū)及規(guī)劃設計相關的通信方案提供了依據(jù)。
　　差動保護兩側(cè)數(shù)據(jù)的不平衡誤差，是影響差動保護可靠性的重要因素。論文分析了多數(shù)字源環(huán)境下的差動保護兩側(cè)信號的差異性，建立了不同

5、數(shù)字源及信號處理的等效濾波器模型，針對同步誤差、互感器傳變誤差、數(shù)據(jù)采集處理差異和采樣值傳輸?shù)惹闆r下對差動保護動作性能及相量算法計算的幅值相位影響做了定量分析，采用基于相位-幅值平面的保護算法耐幅值相位誤差的分析方法，針對發(fā)電機差動保護最常使用的比率制動差動保護和標積制動差動保護的耐誤差性能進行了分析。
　　從差動保護算法角度提高差動保護在誤差情況下的可靠性，論文提出了基于暫態(tài)擬合制動特性的差動保護算法，算法擬合了互感器飽和時的誤

6、差特性，根據(jù)CT飽和時差動保護的不平衡電流隨時間變化的特征和保護工作點隨時間變化的特征，使得制動曲線斜率隨時間的變化規(guī)律擬合了互感器飽和的暫態(tài)過程，實現(xiàn)了保護算法的抗CT飽和誤差。另外，論文從差動保護兩側(cè)電流的相似度入手，采用了改進的最長公共子串算法計算差動保護兩側(cè)電流的相似度，根據(jù)相似度特征的變化，判斷兩側(cè)電流之間的關系，改進了差動保護的制動特性，在抗CT飽和引起的幅值相位誤差的同時，對于單獨的相位偏移式飽和以及同步誤差引起的相位差，

7、也有可靠的制動效果。
　　從差動保護算法與采樣數(shù)據(jù)接口的角度，論文提出了基于插值和時標變換的重采樣算法，通過該算法在實現(xiàn)采樣統(tǒng)一的同時，能夠兼顧采樣值傳輸超時和頻率偏移情況下的非整周期采樣問題，通過算法實現(xiàn)了采樣數(shù)據(jù)與保護算法的無縫連接。
　　針對互感器傳變環(huán)節(jié)及數(shù)據(jù)處理造成的差動保護兩側(cè)信號的差異，論文提出了等效濾波器的概念，將差動保護兩側(cè)數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的傳變和處理環(huán)節(jié)分別等效成濾波器，根據(jù)等效濾波器的頻譜特性采用最小二乘算法