智能变电站非对称式光纤差动保护同步性测试方法

（新疆喀什电盛有限责任公司,新疆 喀什 844000）

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本文首先对光纤差动保护的配置以及同步问题进行概述，并且介绍了当前智能变电站非对称光纤差动保护的同步方法。

智能变电站；非对称式光纤差动保护；同步性测试方法

目前，在智能变电站运行建设中，有效实现常规站和智能站之间的保护配合是关键问题，为此，本文首先对光纤差动保护的配置以及同步问题进行概述，并且介绍了当前智能变电站非对称光纤差动保护的同步方法。同时结合某智能变电站的集成测试项目，探讨非对称式光纤差动保护同步性测试方法。

1 智能变电站非对称式光纤差动保护

1.1 非对称式光纤差动保护的配置

依据智能变电站中相关的继电保护标准，220kV以上的线路都应当实行双重化的配置保护处理，每一个保护装置都需要具备相应主要和后备保护功能。该智能变电站继电保护中，第一套保护装置是PCS931型超高压线路电流差动保护设备，另外一套则采用CSC10.3B型超高压线路保护设备。

1.2 光纤差动保护同步的三个层次

为了确保非对称式光纤差动保护可以稳定的运行，必须保证智能一侧和常规一侧之间能够同步采样数据。因此，光纤差动保护可以分为以下三个层次：

（1）首先，在智能变电站中，电子式电压感应器和电子式电流感应器之间应是同步的。实际中可以采取两种设计方法，第一种就是利用间隔MU传输同步采样信号的方法。另外一种方法应用固定延迟的插入值来达到同步的目的。（2）对于保护装置和间隔MU，当间隔MU和电压、电流等数据实现同步时，会向同一侧的保护装置传输信息。不过，MU的发送频率不一定回和保护装置的采样频率相一致。（3）两侧保护装置的同步性。对于非对称式光纤差动保护来说，智能侧和常规侧保护装置的同步是非常关键的。由于智能侧保护通常不会发生滤波回路，所以会发生通道延迟，但是常规侧的保护装置正好与此相反。为此，一般选取智能保护装置作为参考端。

2 非对称式光纤差动保护同步方法

在常规变电站中，线路两侧的光纤差动保护设备通常是一样，所以只需要选择一个固定端，就可以非常容易的进行同步。但是，智能保护和常规保护存在不小的差异，具体而言：在智能保护中，数据发送不能和采样时间保持一致。对于间隔MU中的数据采样过程，需要路径采集器延迟时间和MU延迟时间后才能传输给保护装置。所以，智能侧在和常规侧形成光纤差动保护过程中，能够利用乒乓理论，不过该种情形下需要将参考端选择为智能侧的保护固定装置。同时适当调整常规侧保护装置的数据传送时间，两侧数据的具体同步情形如下图所示。

智能变电站光纤差动保护数据发送时间同步示意图

在上图中，保护装置以P表示，Tm表示保护装置接受并发送报文所花费的时间，Tn则表示的是常规侧为接受并发送报文所需要的时间。智能端的MU为了把采样数据传输给保护装置，至少需要l2的延迟时间，并且在和另外一侧保护装置发送数据的时间实行同步过程中，会将智能一侧的保护设备当作参考端。通过几次调整之后，智能侧和常规侧这两侧的保护装置可以实现同步发送数据的目的。

3 采样同步性测试方法的研究

3.1 测试系统的构成

依据智能变电站的实际情况，本文对非对称式光纤差动保护下的同步采样测试系统进行了构建。在该测试系统中，通常使用升压控制太来为升流器供应电能。采用PCS931作为智能保护设备，而常规保护的装置则考虑应用RCS931。由于升流器使用的是标准电流互感器，因此其可以输出3000A的最大电流。在该测试系统中，RCS931直接连接着电缆导线装置，以二次侧电流来监视其相位表，进而可以起到控制一次电流的效果，防止电流损害设备和人身安全。

3.2 测试方式

在该测试系统正式完成搭建后，第一步就是运用升流器实施提升电流的操作，对于二次电流从开始升到1.0A的过程，必须运用幅值相位表进行密切监视。准确完整地记录保护装置中的电流幅值以及对应一侧的电流幅值，同时计算两侧电流之间差值和电流角度之差。

4 测试结果及分析

4.1 记录测试结果

首先是依据以上测试方法，对本次电流幅值、对应一侧电流幅值、电流角度差以及两侧电流差进行记录。同时，根据一次电流从150A到2000A的过程中，二次电流以及角差、差流的变化情况，可以发现升流中的最大差流通常小于0.04A，较差一般在170度到180度，并且和电流成正比关系。

4.2 分析差流来源

依据差动保护等相关原理，如果两端保护装置存在方向相异、大小一致的二次电流，那么两侧通常不会发生差流的情况。在本次测试过程中，两侧采样值不应当发生较大的差流。所以，笔者认为差流来源于以下原因：

（1）电流互感器之间变化比。依据两侧变比的状况，可以计算出电流互感器的变比大约在0.83333左右。但是在PCS931保护装置中，电流互感器的变比智能输入两位小数，所以会存在数据不精确的情况，进而引起差流的发生。（2）电流互感器前侧处理模块存在误差。由于纯光学电子互感器通常会运用到光学原理。因此该仪器的精确度和稳定度都会受到温度因素的干扰。同时，因为对应一侧的保护装置采用的电磁式互感器，因此不容易和本侧保护装置产生较大的偏移，因此不是主要的误差来源。（3）最后一方面就是插值算法引起的误差。在采样点通过插值算法实现同步后，也就可以把两侧的采样序列也看做是同步的。不过，因为幅值线上的插值点和实际情况下的瞬时值一定会存在误差。在对误差经过计算分析后，发现只要插值后的任意一个采样点的误差不超过0.9％，那么就可以满足工程正常运行的需要。

[1]张兆云，刘宏军，张润超.数字化变电站与传统变电站间光纤纵差保护研究[J].电力系统保护与控制，2011,38（13）.

[2]高厚磊，江世芳，贺家李.数字电流差动保护中几种采样同步方法[J].电力系统自动化，2011，20（13）.

智能变电站非对称式光纤差动保护同步性测试方法

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