智能變電站站域后備保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的階梯式后備保護(hù)存在動(dòng)作延時(shí)長(zhǎng)、整定配合困難、容易引起連鎖跳閘事故等缺陷，始終是電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)智能電網(wǎng)的建設(shè)要求。智能變電站中采用了非常規(guī)互感器、智能一次設(shè)備和IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了信息采集的數(shù)字化、信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化以及信息建模的統(tǒng)一化，為研究基于信息共享的新型后備保護(hù)提供了極為有利的條件。據(jù)此，本文圍繞適用于智能變電站的站域后備保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行深入研究，完成的主要工作如下

2、：
　　 提出了電流差動(dòng)站域后備保護(hù)原理(Substation-area Differential BackupProtection，SDBP)及實(shí)現(xiàn)方法。對(duì)站域保護(hù)做了明確定義，分析了站域保護(hù)概念的內(nèi)涵和外延。定義了邊界差動(dòng)區(qū)、站內(nèi)差動(dòng)區(qū)、元件差動(dòng)區(qū)和搜尋差動(dòng)區(qū)等不同類型的差動(dòng)區(qū)。SDBP根據(jù)各差動(dòng)區(qū)的動(dòng)作狀態(tài)可以精確定位故障元件，并根據(jù)主保護(hù)動(dòng)作信息和斷路器位置信息完成整個(gè)變電站的后備保護(hù)功能。SDBP擯棄了傳統(tǒng)后備保護(hù)的階

3、梯式整定原則；動(dòng)作時(shí)間固定并小于一個(gè)時(shí)間級(jí)差；具有絕對(duì)的選擇性和較高的靈敏度；不受潮流轉(zhuǎn)移引起的過(guò)負(fù)荷影響，避免了傳統(tǒng)后備誤動(dòng)引起的連鎖反應(yīng)。討論了SDBP的差動(dòng)判據(jù)動(dòng)作特性、整定原則及靈敏度等關(guān)鍵問(wèn)題；分析了TA飽和、勵(lì)磁涌流對(duì)SDBP的影響及對(duì)策。利用PSCAD仿真軟件，對(duì)正常運(yùn)行狀態(tài)、區(qū)內(nèi)外各種類型故障進(jìn)行了大量仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了SDBP原理的正確性。
　　 針對(duì)站域后備保護(hù)數(shù)據(jù)處理量極大的特點(diǎn)，提出了適合于SDBP原理的數(shù)

4、據(jù)處理新方法，即以傅里葉運(yùn)算為基礎(chǔ)的實(shí)用修正算法。新方法不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)插值和采樣率轉(zhuǎn)換，而是直接對(duì)采樣值序列進(jìn)行傅里葉運(yùn)算，然后根據(jù)實(shí)測(cè)的信號(hào)頻率對(duì)有效值和相位進(jìn)行修正。相比于全數(shù)字化保護(hù)中廣泛采用的數(shù)據(jù)插值、抽取的預(yù)處理方法，新方法大大縮減了計(jì)算量，并省去了抗混疊低通濾波環(huán)節(jié)，從而避免低通環(huán)節(jié)引入的附加量化誤差和濾波器延時(shí)。通過(guò)ATP和MATLAB等工具驗(yàn)證了新方法完全適用于SDBP等采用相量比較原理的繼電保護(hù)應(yīng)用。
　　 提

5、出了基于窄帶濾波器的變數(shù)據(jù)窗相量求取新算法-NBDF-Phaselet算法。先利用1/4周期數(shù)據(jù)窗的Phaselet算法得到窄帶濾波器的近似初值，對(duì)采樣值序列進(jìn)行窄帶濾波，再使用不同數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)的Phaselet算法進(jìn)行精確相量估計(jì)。采用新算法后，站域后備保護(hù)可以接收相鄰變電站的Phaselet數(shù)據(jù)替代采樣值數(shù)據(jù)，可有效降低SDBP原理對(duì)站間數(shù)據(jù)通信的要求，簡(jiǎn)化了站域后備保護(hù)的設(shè)計(jì)。通過(guò)PSCAD和RTDS試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了NBDF-Phas

6、elet算法應(yīng)用于相量電流差動(dòng)原理的有效性。
　　 設(shè)計(jì)了站域后備保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)方案，研制了滿足站域后備保護(hù)需求的高性能軟硬件平臺(tái)，采用了CPU+DSP的多處理器架構(gòu)和嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。由PowerPC模塊完成管理和網(wǎng)絡(luò)通信等功能，具備過(guò)程層多路千兆以太網(wǎng)通信接口；采用浮點(diǎn)DSP作為數(shù)據(jù)協(xié)處理器。軟件上對(duì)采樣值傳輸、GOOSE信息的收發(fā)等關(guān)鍵模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了信息處理的實(shí)時(shí)性。建立了符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和Q/