数字化变电站母线与线路保护探讨

黄忠辉

摘要：随着我国变电站数字化技术的快速发展和进步，差动保护原理一直以来就是变电站母线保护的基本原理。随着数字化变电站的发展和进步，差动保护原理在使用过程中出现了一些问题，大量的数据实时传输过程中，对于通讯网络提出了更高的要求，因此必须要对母线保护方案进行进一步的分析探讨，针对数字化发展背景能够提出一个科学有效的保护方案，从而更好的促进数字化变电站母线与线路的高效率保护运行。

關键词：数字化变电站；母线；线路保护；探讨

变电站工作运行过程中，电子式电压电流互感器以及有关的智能开关技术正在逐渐变得成熟，并且逐渐进入了应用阶段。数字化变电站示范站的建设过程也正在快速开展，在变电站设备运行过程中，对其物理结构进行了进一步的智能划分，可以将其主要分为三个层次，也就是间隔层、过程层、站控层等，在变电站运行过程中，针对以往相对独立的自动化系统，进一步进行组合，形成了间隔层保护和变电站层的监控系统。

1.差动原理母线与线路保护对于数字化变电站实现存在的困难分析

随着我国电子科学技术的发展和进步，差动原理虽然也是数字化变电站母线与线路保护的第一位原理，但是在具体的实现保护的过程中，要想保证数字化变电站实现母线差动保护，和常规的变电站相比较，母线差动保护存在很大的问题，对各个间隔的电流必须要完成采样操作。以往的变电站是从各个间隔CT二次侧直接连接电缆到母线与线路装置的交流变换插件中的，是由保护装置实现采用回路集中进行交流采用后经过AD实现进一步的转换后转变形成数字量的。但是在当前的数字化变电站云心过程中，是通过电子式电流互感操作，直接输出数字量，在保护装置运行过程中，是直接采用模拟量数据、开关量数据等通过光纤以太网进一步从交换机中获取的。这种采样方式发生了很大的变化，同时在采样过程中，需要通过光纤以太网从交换机中进行准确的获取。采用过程中，数据的同步输出，也通过当前现有的导航定位系统实现了很好的监测，在系统运行过程中，能够通过网络实现对系统监测数据的同步显示，在显示过程中，要从过程层和间隔层的通讯网络上同时获取所有间隔的信息，并且在满足母线保护的基础上能够实现对交流量的实时显示，这种同步显示和定时交流量的实时显示，就必须要以24个间隔母线系统96点采样率十六位数据为例进行计算，进一步计算出对通讯速率的影响要求，同时在使用过程中，能够严格的按照有关规格要求进行采用操作，在使用过程中，能够在满足母线与线路保护的过程中，实现对整个数字化变电站运行系统的良好保护，在.差动原理母线与线路保护对于数字化变电站实现过程中存在很大的阻碍，通讯问题成为了数字化变电站实现线路保护过程中遇到的主要问题。

2.方向原理母线保护方案的提出

方向原理是在差动原理的基础上进一步发展起来的一种变电站母线保护与线路保护原理系统，这种原理在使用过程中，得到了广泛的应用，比如当母线运行过程中出现了故障，功率方向就会全部的指向母线，当出线发生了故障时，故障线路的公路方向就会全部的背离母线，整个变电站线路运行过程中，方向原理母线保护方案就能够很好的对变电站运行过程的母线与线路故障进行准确的判断，这样就可以提高整个系统运行效率。

在数字化变电站运行过程中，采用的方向原理尤其独特的优势，在使用过程中，相比于差动原理，在通讯网络使用过程中不会产生较大的负担，同时每一个间隔单元的保护都需要获得其他间隔单元的功率方向就可以。在使用过程中，不需要专门的进行母线保护装置，在各个间隔保护装置中都需要增加一个母线保护软件功能模块，形成了一个彻底的网络保护结构。下面本文就以某变电站的一个低压母线系统为例进行分析研究。

2.1启动判据

在接地系统中，如果出现了单相接地故障后，不会对系统线路电压的对称性造成非常严重的破坏，这样系统就可以继续保持运行两个小时左右，同时整个运行系统的有关装置也会及时的发出信号，这样工作人员就可以寻找维护人员开展维护工作，对于一些简单的故障，可以在两个小时内完成，就不会影响整个变电站的正常运行。在对发生的故障处理过程中，发现存在两点或者是多点故障，在故障检查过程中，尤其是在小电流接地系统的故障检查过程中，母线和线路出现了单相故障，这个时候对母线与线路开展的保护工作就必须要保证可靠不动作，同时在故障类型分析和保护过程中，要做好相间故障、三项故障的保护过程开展。可以选择最小的相间电压作为启动判定依据，在故障检查和判断过程中，需要保证记忆电压超过最小的相间电压，这样可以避免出现PT断线时的错误操作。

2.2反方向判断

利用最小的相间电压进行判断的过程中，选择用于方向判别的相间电流，能够有效的避免非故障相负荷电流对方向判断的影响，同时在判断过程中，对于其灵敏度要求就是较高，灵敏度越高，判断的准确率也越高。当电力正极以一次电流流出母线为规定的正方向，那么功率方向背离母线就是反方向。在判断过程中，需要依据反方向判断原理进行进一步的判断和识别，同时对于各项电压、电流以及有关的参数设计必须要严格的按照规定进行限制，如下图所示：

上述规定中，其中U代表的是相间记忆电压，如果最小的相间记忆电压等于Uab ，这表明在判断过程中需要选择第一个判断式，如果最小的相间记忆电压等于Ubc ，这表明在判断过程中需要选择第二个判断式，如果最小的相间记忆电压等于Uca ，这表明在判断过程中需要选择第三个判断式。这样通过逐个判断和选择，就可以避免出现选择误差，同时在方向判别过程中，需要设置电流启动门槛，这样就可以准确的判断出方向电压，同时也可以在低电压条件下进行合理的保护。

2.3母线与线路保护动作逻辑

在数字化变电站运行过程中，一旦母线发生线路故障后，那么有关的源元件就会立即启动，同时功率方向也会准确的判断为正方向，在运行过程中，整个出线元件没有电流流过，就不会自行启动，因此不会输出保护母线的闭锁信号，这个时候电源元件的IED装置就必须要及时的跳出单元断路器的命令，进行故障清除。

在整个故障发生和运行过程中，如果故障是出现的在出线上，那么就可以通过反向判断的方法进一步对其运行状况和故障状况进行合理的判断，对于故障也可以在第一时间准确的找到，故障确定后，就可以及时的发出闭锁信号，这样就达到了对整个运行系统的保护，同时对于整个数字化变电站系统也起到了很好的保护运行效果。

3.结束语

在数字化变电站系统运行过程中，数字化变电站的发展目标就是形成一个自动化、数字化、现代化的无缝整体，通过对数据的收集、保护、测控、防误闭锁、电压无功控制等方面加以灵活的控制和管理，进一步保证各项功能得到有效的实现，使得整个设备操作控制过程达到良好法控制状态，同时对于各个功能之间也必须进行很好的结合，保证系统运行的灵活性、扩展性、一致性等，从而使得整个数字化变电站系统运行功能达到良好的发挥和控制，整个系统运行过程实现了一个有序的操作过程。

参考文献：

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