1、数字化母差保护改造方案研究摘要：数字化保护改造是智能化变电站改造的重要组成部分，而数字化母差保护改造是数字化保护改造的难点。本文介绍和比较了数字化母线保护改造方案，并对典型改造方案的工程应用及其注意事项进行说明。通过比较不同改造方案优缺点，本文为后期制定安全、可靠、高效的数字化母差保护改造方案提供参考。 关键词：数字化母差保护，数字化保护改造，智能变电站，采样同步 中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 依托于 IEC61850 通讯规约，以一次设备智能化、二设备网络化为基础的智能化变电站，可实现站内智能电气设备间信息共享和互操作，是今后变电站发展的重要方向。 1。数
2、字化保护作为智能化变电站的重要组成部分，数字化保护改造是智能变电站改造的重点与难点。数字化母线保护以其保护范围及应用条件的重要性与特殊性，在智能化变电站的数字化保护改造中占有极其重要的地位。 从目前的智能化变电站的技术来看，智能化变电站的保护改造可分为三个部分：过程层改造、间隔层改造、站控层改造。具体工程实施时，由于智能化变电站数字化保护站控层与常规保护 IEC61850 协议站差异不大，故本文数字化母差保护改造重点介绍继电保护间隔层与过程层改造部分，不涉及站控层改造部分。 2 数字化母差保护改造方案比较 2.1 方案一：直接改造方案 方案介绍： 若母线接线方式为双母线接线，可通过两段母线分列
3、运行，改造前所有间隔挂接其中一段母线，并接入传统母线保护装置，改造过程中，将所有间隔依次停电进行数字化改造，将改造后的间隔挂接另一段母线，并将改造后间隔的合并单元与智能终端直接接入数字化母差保护装置。 优点：改造过程简单，接线方便。 缺点：改造过程母线长期分列运行，降低了系统可靠性，且改造方案不适用于所有主接线。 2.2 方案二：单间隔改造方案 改造前将常规交流采样与开入开出量接入 DAU(模拟量合并单元)与智能终端，进行模数转换后接入数字化母差保护。改造过程中，已完成数字化改造间隔的合并单元与智能终端通过光纤直接接入母差保护主机，未改造的传统间隔仍通过 DAU 与智能终端接入数字化母差保护主
4、机。全部间隔数字化改造完成后，数字化母差保护主机接入所有间隔的合并单元与智能终端，原 DAU 与智能终端及相关接线拆除。 优点：改造过程不影响全站的保护运行方式及负荷分配，适用于各种主接线。 缺点：改造前后合并单元与智能终端布置位置需要调整，工程接线工作量大。 对于采用电子式互感器的数字化母差保护改造，需按间隔增加模拟量合并单元。 2.3 方案三：多间隔改造方案 改造前增加母差保护子机接入多个间隔的传统开入开出量以及交流采样，并转换为数字量后通过光纤接入数字化母差保护主机。改造过程中，已完成数字化改造间隔的合并单元与智能终端通过光纤接入数字化母差保护主机，未改造的传统间隔通过母差保护子机接入母
5、差保护主机。优点：改造过程不影响全站的保护运行方式及负荷分配，适用于各种主接线。 适用于常规互感器与电子互感器智能化变电站改造，回路接线简单。缺点：需增加母差保护子机设备，改造过程较复杂，现场工作量较大。 改造过程中母差保护主机需根据接入间隔更改配置文件。 2.4 方案比较 方案一要求母线长期分列运行，且改造过程中存在一段母线带全站负荷运行方式，不仅对系统运行方式影响很大，而且母线故障后无法马上恢复供电，不利于系统安全稳定运行。 方案二与方案三不影响母线运行方式，系统安全稳定性高，可灵活安排停电改造计划，但改造过程中需增加转接设备与接线，且改造过程中需更改数字化母差保护配置文件，增加了改造工作
6、量与复杂度。 综合考虑工程改造操作复杂度与变电站运行可靠性，对于主接线间隔较少，系统允许母线长时间分列运行的变电站，采用直接改造方案。对于接线规模较大，系统运行方式要求较严格的变电站，采用多间隔改造方案。 3 数字化母差保护改造典型工程应用 3.1. 多间隔改造方案简介 多间隔改造方案改造过程采用母差保护子机进行转接，母差保护由数字化母差保护主机与母差保护子机构成。主机实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联非全相保护、母联失灵（或死区）保护及断路器失灵保护出口等功能。子机完成间隔模拟量、开关量及压板状态等的采集。3 采用母差保护子机转接的多间隔改造方案在实际智能变电站工程改造中应用
7、较多，现以该方案作为典型改造方案，对数字化母差保护改造工程应用进行说明。 多间隔改造方案可分为两个阶段，第一阶段为传统间隔接入母差保护子机后转接到数字化母差保护主机。 对于需要进行数字化母差保护改造的变电站，将传统间隔电缆接线接入母差保护子机，母差保护子机通过光纤与数字化母差保护主机进行数据交互。 第二阶段为改造完的数字化间隔接入数字化母差保护主机，同时取消对应间隔通过母差保护子机转接至主机的回路接线。 第二阶段停电工作配合间隔数字化改造来进行，改造间隔一次设备需停电。为减少变电站停电次数，可采用同时若干间隔同时改造的方式，并综合考虑运行安全及负荷分配，将母联间隔、主变间隔分不同批次进行数字化
8、改造。采用多间隔同时改造的方式可减少数字化改造时配置文件更改次数与调试工作量。 改造过程中母线保护同时接入母差保护子机、合并单元与智能重点，连接示意图如图 1 所示： 图 1 常规与数字采样间隔母差连接示意图 所有间隔数字化改造完成后，数字化母差保护主机独立完成母线保护功能，取消母差保护子机及其接线，连接示意图图 2 所示： 图 2 全数字采样间隔母差连接示意图 3.2. 多间隔改造方案优点 采用母差保护子机转接的多间隔改造方案与其他方案相比，有以下优点： 适用于各种母线主接线形式。 改造过程不影响母线运行方式。 改造过程中不影响母线保护正常运行，大大减少母差保护退出运行时间。 改造过程中采用
9、母线保护子机进行转接，与接入间隔合并单元及智能终端的单间隔改造方案相比，可减少装置接线更改，降低工作量及停电时间。 综上所述，采用母差保护子机转接的多间隔改造方案是现阶段智能变电站母差保护改造工程应用常用方案。 4 数字化母差保护改造注意事项 4.1. 交流采样同步测试 交流采样同步性直接影响到母差保护差流计算的正确性，交流采样数据的同步性对母差保护性能至关重要。 为保证母差保护交流采样的正确性，需在设备联调与验收时对母差保护子机与各合并单元同步性能进行专项测试，测试方法如下： 将标准源输出的模拟交流量连接到互感器校验仪的交流采样输入，将同一路交流采样接入合并单元或者差保护子机，同时将合并单元
10、与子机数字采样输出光口连接到校验仪的光口。将变电站的同步信号接到校验仪的同步信号输入，或者使用本校仪的同步信号则将检验仪的同步信号输出连接到合并单元。根据校验仪输出的角差与比差，可测试合并单元以及母差子机输出延时是否准确，并确定采样波形是否满足要求。4 4.2. 母差保护配置文件测试及备份 为保证后期改造过程中配置正确性，联调测试时可搭建联调系统并配置全站 SCD 文件，对数字化母差保护主机、母差保护子机、合并单元、智能终端、间隔保护等设备 SCD 连线一一验证。 由于母差保护改造间隔数量多，改造过程相对复杂，且接入不同间隔时数字化母差保护主机需更改配置，故需针对母差保护智能化改造不同改造阶段
11、的配置文件需行专项联调测试。 针对改造过程各个阶段接入不同改造间隔情况，对母差保护接入不同间隔时的配置文件进行联调测试，测试正确后将配置文件进行存档，改造过程中可直接导入配置文件，可极大提高改造过程中工作效率，并保证改造工作配置正确可靠。 5 结论 本文从智能化变电站改造过程中的实际需求出发，结合数字化母差保护工程改造方案的现状，介绍和比较了现阶段常用的数字化母差保护改造方案。选取母差保护子机转接的多间隔改造方案作为典型方案，具体介绍了数字化母差保护改造的工程实施过程，并对工程应用中的注意事项进行说明。 本文为后期制定安全、可靠的数字化母差保护改造方案提供了重要的方案参考与工程指导，对于智能化变电站的数字化母差改造具有积极的指导意义。 参考文献 高翔.数字化变电站应用技术M.北京：中国电力出版社，2008:1-13. 李孟超，王允平，李献伟.智能变电站及技术特点分析J.电力系统保护与控制，2010，38(18)：59-62 张广嘉，张浩等BP-2C-D 分布式微机母线保护装置技术说明书.长园深瑞继保自动化有限公司，2011:2-6 王立辉，许扬，陆于平. 数字化变电站过程层采样值时间同步性分析及应用J.电力自动化设备，2010，30(8)：37-40
