智能變電站站域后備保護原理及實現(xiàn)技術研究.pdf

1、長期以來，傳統(tǒng)的階梯式后備保護存在動作延時長、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)定運行的薄弱環(huán)節(jié)，已經(jīng)越來越不適應智能電網(wǎng)的建設要求。智能變電站中采用了非常規(guī)互感器、智能一次設備和IEC61850通信標準等新技術，實現(xiàn)了信息采集的數(shù)字化、信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡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原理及實現(xiàn)技術進行深入研究，完成的主要工作如下

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

3、梯式整定原則；動作時間固定并小于一個時間級差；具有絕對的選擇性和較高的靈敏度；不受潮流轉(zhuǎn)移引起的過負荷影響，避免了傳統(tǒng)后備誤動引起的連鎖反應。討論了SDBP的差動判據(jù)動作特性、整定原則及靈敏度等關鍵問題；分析了TA飽和、勵磁涌流對SDBP的影響及對策。利用PSCAD仿真軟件，對正常運行狀態(tài)、區(qū)內(nèi)外各種類型故障進行了大量仿真實驗，驗證了SDBP原理的正確性。
　　 針對站域后備保護數(shù)據(jù)處理量極大的特點，提出了適合于SDBP原理的數(shù)

4、據(jù)處理新方法，即以傅里葉運算為基礎的實用修正算法。新方法不需要進行數(shù)據(jù)插值和采樣率轉(zhuǎn)換，而是直接對采樣值序列進行傅里葉運算，然后根據(jù)實測的信號頻率對有效值和相位進行修正。相比于全數(shù)字化保護中廣泛采用的數(shù)據(jù)插值、抽取的預處理方法，新方法大大縮減了計算量，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。通過ATP和MATLAB等工具驗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應用。
　　 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，對采樣值序列進行窄帶濾波，再使用不同數(shù)據(jù)窗長的Phaselet算法進行精確相量估計。采用新算法后，站域后備保護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原理對站間數(shù)據(jù)通信的要求，簡化了站域后備保護的設計。通過PSCAD和RTDS試驗數(shù)據(jù)，驗證了NBDF-Phas

6、elet算法應用于相量電流差動原理的有效性。
　　 設計了站域后備保護裝置的實現(xiàn)方案，研制了滿足站域后備保護需求的高性能軟硬件平臺，采用了CPU+DSP的多處理器架構(gòu)和嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)。由PowerPC模塊完成管理和網(wǎng)絡通信等功能，具備過程層多路千兆以太網(wǎng)通信接口；采用浮點DSP作為數(shù)據(jù)協(xié)處理器。軟件上對采樣值傳輸、GOOSE信息的收發(fā)等關鍵模塊進行了優(yōu)化設計，提高了信息處理的實時性。建立了符合IEC61850標準和Q/