黃曉舟趙 婧

（1.孝感供電公司檢修公司，湖北 孝感 432000；2.孝感供電公司調(diào)度監(jiān)控中心，湖北 孝感 432000）

淺談采樣不同步對智能變電站主變差動保護的影響

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（1.孝感供電公司檢修公司，湖北 孝感 432000；2.孝感供電公司調(diào)度監(jiān)控中心，湖北 孝感 432000）

摘 要：本文主要討論了主變壓器各側(cè)合并單元與主變保護裝置的采樣通信出現(xiàn)不同步的問題時所可能出現(xiàn)的后果。為今后智能變電站主變保護的進一步發(fā)展提供參考。

關鍵詞：采樣；不同步；差動保護

隨著科技發(fā)展和社會進步，智能變電站已成為未來電網(wǎng)建設的重頭戲。而智能變電站采用了三層兩網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，減少了二次電纜的使用量，取而代之的是能夠很大信息帶寬的光纜。于是，一個采樣同步的問題就呼之欲出了。在傳統(tǒng)綜自變電站中，二次電纜能夠?qū)⒛M量直接給保護裝置進行A/D轉(zhuǎn)換。而在智能變電站的結(jié)構(gòu)中，模擬量在合并單元（MU）進行A/D轉(zhuǎn)換，再將數(shù)字量通過光纜傳輸給保護裝置。另一方面，主變保護裝置需要同時采集各側(cè)的采樣值進行保護運算。因此，采樣同步問題對于主變保護的正常運行有著至關重要的作用。本文也將著手于此問題展開討論。

1 MU與保護裝置的采樣同步

如上文所述，在智能變電站的結(jié)構(gòu)中，CT、PT的二次值需要首先經(jīng)過MU的A/D轉(zhuǎn)換，再通過過程層網(wǎng)絡將數(shù)字量從過程層的MU傳輸至間隔層的保護裝置。目前智能變電站保護信息傳輸方式主要包括直采直跳、直采網(wǎng)跳、網(wǎng)采網(wǎng)跳三種。而根據(jù)國家電網(wǎng)公司的有關規(guī)定，為了保證采樣值的相對對應性，對于SV網(wǎng)的信息傳輸采用直采的方式。

2 主變差動保護

主變保護的主保護分為電量的主保護和非電量的主保護，其中非電量的主保護一般指的是瓦斯保護，而電量的主保護則指的是本文要討論的差動保護。

2.1 主變差動保護的基本原理

差動保護，顧名思義，就是說當變壓器各側(cè)的電流相比較存在的差電流值超過保護裝置的定值時，保護裝置就需要動作于跳閘。簡單地來說，也就是基爾霍夫定律，把變壓器看作是一個大的結(jié)點，在正常運行情況下，同一時刻，流進和流出的電流要相等。若變壓器區(qū)內(nèi)出現(xiàn)故障，流進和流出的電流就會出現(xiàn)不等的情況，此時形成的差電流若大于裝置定值，保護裝置就需要瞬時動作，跳開各側(cè)的開關保護主變壓器。

2.2 差動計算的相角補償

當然，在進行差動計算中，不可忽視的一點就是由于變壓器各側(cè)的電壓等級不同、電流互感器變比不同、接線方式不同，各側(cè)的電流是不能夠直接進行比較的。因此，在進行差動計算時就需要先進行轉(zhuǎn)換。下面以一個簡單的110kV/10kV的兩繞組主變壓器為例，進行差動計算。

由于主變接線方式是Y/△-11型接線方式。因此，在對兩側(cè)的電流進行差動計算的時候必然存在相位差補償?shù)膯栴}。而對于這個問題的解決方法，各保護廠家的裝置軟件有著不同的算法。在這里，就以南瑞繼保的RCS-978系列的變壓器保護為例進行轉(zhuǎn)角計算。在RCS-978系列中，轉(zhuǎn)角算法采取的是△→Y的算法。應用到本例中，可以得出以下公式：

Y側(cè)：

經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，△側(cè)A相電流較轉(zhuǎn)換之前電流角度滯后了30°。換言之，在忽略高壓側(cè)零序電流的情況下，我們考慮兩側(cè)電流平衡的狀態(tài)下A相的電流。假設，△側(cè)轉(zhuǎn)換前A相的電流=|sin（2πf×t）|；而在經(jīng)過△→Y轉(zhuǎn)換后，△側(cè)A相的電流=|sin（2πf×t-30°）|。那么在電流平衡的狀態(tài)下，Y側(cè)A相的電流

3 采樣不同步對差動計算的影響

通過前面的討論，我們得出了在平衡狀態(tài)下，Y側(cè)和△側(cè)的平衡電流的大小和方向?？梢钥闯觯趦蓚?cè)采樣同步的情況下，當變壓器兩側(cè)電流處于平衡狀態(tài)，即區(qū)內(nèi)不出現(xiàn)故障的情況下，Y側(cè)和△側(cè)的電流在經(jīng)過相角補償后，相角相同，大小相差一個變壓器變比的倍數(shù)。那么，顯而易見的，當兩側(cè)的采樣出現(xiàn)不同步的現(xiàn)象時。變壓器兩側(cè)的電流即使在經(jīng)過相角補償之后，相角依然存在一個相角差。同時，二者的電流大小也會出現(xiàn)差異。下面就來進行詳細分析。

我們都知道，在國網(wǎng)系統(tǒng)中，電流頻率為50Hz。也就是說一個周波的電流需要的時間為20ms。若我們假設Y側(cè)超前△側(cè)2ms，我們對t=0時刻進行計算比較。

由此可以看出，當Y側(cè)超前△側(cè)2ms時，兩側(cè)電流在在相角上小差36°，通過余弦定理可以得出

可以看出，此時，變壓器兩側(cè)的差流達到了0.46A，這無疑是會導致主變差動保護誤動的。同樣地按照上述方法，計算出在此種情況下同一時刻B、C兩相的差流，也可以很容易地發(fā)現(xiàn)其差流會引起差動動作跳開主變各側(cè)開關。

結(jié)語

從本文的討論可以看出，當變壓器各側(cè)MU與保護裝置的采樣出現(xiàn)不同步現(xiàn)象時，可能會造成極其嚴重的后果。因此研究出一套能夠妥善應對采樣不同步的保護程序?qū)τ谥悄茏冸娬镜陌踩€(wěn)定運行是刻不容緩的。同時，還需要加強對于MU的對時信號進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)異常，無疑對于整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有著至關重要的作用。

參考文獻

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[3]RCS-978系列變壓器成套保護裝置220kV版說明書，南京南瑞繼保電氣有限公司[Z].

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