变电站分散采集与集中处理后备保护的研究

文章摘要：摘要：提出了一个用于大中型变电站的分散采集与集中处理后备保护方案。此方案采用数字化变电站的结构，将采集单元分散安装于现场，在一个周波内将电流与电压信号传输到计算机，集中由计算机进行计算与分析找出事故点，然后再根据主保护的动作情况发出后备保护跳闸命令。它可以同时发出全站所有保护的后备保护跳闸命令，缩短了后备保护动作时间，提高了供电系统的稳定性。 大中型变电站及重要用电设备的继电保护处设置主保护外，还应设置后备保护。后备保护分为远后备与近后备两种方式。在传统的常规继电保护中，阶梯形时限是保证选择性的重要条件之一，后备保护动作时间比较长。采用微机保护后继电保护的速动性和动作时间精度都有所提高

变电站分散采集与集中处理后备保护的研究,标签：电力技术资料下载,电力电子技术,http://www.88dzw.com
摘要：提出了一个用于大中型变电站的分散采集与集中处理后备保护方案。此方案采用数字化变电站的结构，将采集单元分散安装于现场，在一个周波内将电流与电压信号传输到计算机，集中由计算机进行计算与分析找出事故点，然后再根据主保护的动作情况发出后备保护跳闸命令。它可以同时发出全站所有保护的后备保护跳闸命令，缩短了后备保护动作时间，提高了供电系统的稳定性。
 
 
　　大中型变电站及重要用电设备的继电保护处设置主保护外，还应设置后备保护。后备保护分为远后备与近后备两种方式。在传统的常规继电保护中，阶梯形时限是保证选择性的重要条件之一，后备保护动作时间比较长。采用微机保护后继电保护的速动性和动作时间精度都有所提高，后备保护动作时间有所缩短，但不会有本质上的改变。
　　要根本上缩短后备保护动作时间，应从保护原理上进行大的改变。计算机技术的发展，为这一改变提供了有利的条件。数字化变电站的出现将会给变电站继电保护带来大的变革。可以借鉴数字化变电站的结构模式，采用分散采集与集中处理的方法，改变后备保护的动作原理，最大限度缩短后备保护动作时间，还可以增加某些保护与监控功能。

1后备保护装置

1.1后备保护装置结构
　　后备保护装置由模拟量输入(测量)、开关量输人(信号)、电源与开关量输出(控制)以及CPU(中央处理器)与通信(主板)四种模块组成。采用全封闭金属结构，有利于抗干扰。并按照户外标准进行设计，分散安装在开关柜仪表室，或户外断路器操作箱内，便于安装与接线。

1.2后备保护装置功能
　　后备保护装置主要完成数据采集与处理、合分闸输出以及与计算机通信。分别采集三相测量电流、三相测量电压、一路零序电流与一路备用。并计算出电流、电压有效值和三相功率因数，及时传送到计算机。接收到计算机合分闸命令后，及时进行合分闸输出。
　　也可以将某些主保护由后备保护再执行一次，以提高保护动作的可靠性，这时就需要接收计算机传送来的某些主保护动作电流与动作时间定值，并保存到掉电保护区。

1.3后备保护装置的数据传输
　　后备保护装置与计算机之间可采用CAN总线或以太网通信。通信速率为500~1000kbps。11路模拟量测量，占用22个字节，再用两个字节传送功率因数。开关量输人信号有变化以及有报警信号时，再用传送功率因数的两个字节传送1~3次。一个后备保护装置每次需要传送的数据量共计24个字节。
　　如果采用CAN总线通信，1帧为10个字节，有效字节为8个。每个后备保护装置向上传送一次数据需要3帧。如果通信速率为500kbps，1ms可以传送5帧，传送完3帧需要的时间不到1ms。每个周波(20ms)可与30个后备保护装置通信一次。如果一个变电站内后备保护装置数量超过30个，就需要提高通信速率，或再增加一个通信通道。

2系统设计

2.1通信网络
　　后备保护装置与计算机统一接在一个CAN总线通信网上，采用双绞线或计算机用通信电缆。最好单独采用一根通信电缆进行通信，以便提高后备保护的独立性。

2.2系统组成
　　由若干台后备保护装置与一台计算机，组成一个独立的变电站后备保护系统。后备保护装置根据断路器数量与位置来设置与安装。大型变电站也可以再用一台计算机接在CAN总线通信网上，通过监听方式收集数据，专门进行数据处理。

3后备保护短路事故处理分析

3.1只有一路电源进线运行时，后备保护事故处理分析

3.1.1大中型变电站在检修或发生事故后，就有可能出现只有一路电源运行的情况。一路电源运行时，电源一旦断电，就会造成全站停电，如果不能尽快恢复影响更大，此时继电保护的可靠性更应该引起注意。

3.1.2变电站只有一路电源运行时，后备保护处理比较简单。电源进线断路器线路侧发生事故后，上一级变电站的出线保护会动作。当电源进线检测到线路无电压与无电流，进线断路器又为合闸时，适当延时后失压保护动作跳闸。失压保护跳闸后软件应建立标志并保存，然后及时检测线路有电压及有失压跳闸标志时自动合闸，可以缩短事故停电恢复时间。

3.1.3发生短路事故后，只有电源进线能够检测到短路电流，所有出线均检测不到短路电流时，为母线发生短路事故，电源进线电流速断后备保护加延时作为后备保护。

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