李富高

摘 要：在當(dāng)前的數(shù)字化變電站中，普遍使用了分布式的小電流接地選線裝置，這一裝置主要分為兩個(gè)組成部分，一個(gè)是上部分，一個(gè)是下部分，在應(yīng)用的過程中，下機(jī)位主要的作用在于可以對(duì)小模擬量信號(hào)加以采集，這樣就可以將數(shù)字信號(hào)與上機(jī)位相連接并且進(jìn)行選線，上機(jī)位與下機(jī)位同時(shí)保證對(duì)發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行采集，確保了同步性的發(fā)展，事實(shí)證明，這一技術(shù)是具有可行性的，對(duì)于今后的發(fā)展具有重要的幫助，本文重點(diǎn)對(duì)小電流接地選線裝置在變電站中的應(yīng)用問題進(jìn)行了簡要的論述，希望能夠?qū)窈蟮膶?shí)際發(fā)展帶來一定的幫助，更好的適應(yīng)我國社會(huì)的快速建設(shè)。

關(guān)鍵詞：變電工程；小電流接地選線裝置；應(yīng)用

在我國發(fā)展建設(shè)的過程中，數(shù)字化變電站已經(jīng)成為智能電網(wǎng)中一個(gè)重要的組成部分，這是現(xiàn)代化的發(fā)展需要，同時(shí)也是當(dāng)前主要的研究熱點(diǎn)之一。在數(shù)字化的變電站中，其中的一項(xiàng)主要功能在于小電流接地選線裝置，這一功能的實(shí)現(xiàn)需要以零序電流以及零序電壓為基礎(chǔ)，所以與一般的保護(hù)裝置是不同的，在實(shí)現(xiàn)小電流接地選線裝置的過程中具有一定的難度，因此本文重點(diǎn)對(duì)這方面的問題展開論述，制定出一個(gè)合理的方案，這樣可以提高信號(hào)采集的同步性，注重各個(gè)環(huán)節(jié)是如何實(shí)現(xiàn)的，這樣才能保證技術(shù)具有可行性，希望在本文的論述下，能夠?yàn)榻窈蟮墓ぷ鲙硪欢ǖ膸椭?/p>

1 基于小模擬量的數(shù)字化變電站特點(diǎn)

在采用小電流接地選線裝置的過程中，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)主要采用的方式是使用電子式互感器，將模擬信號(hào)發(fā)送到測量設(shè)備中，這樣可以起到保護(hù)性的作用并且滿足測量的功能。自身的結(jié)構(gòu)大致上與傳統(tǒng)綜合化變電站并沒有較大的差異。小模擬量傳輸?shù)淖冸娬咀陨硎蔷哂幸欢▋?yōu)點(diǎn)的，比如這種變電站使用的設(shè)備是電-光以及光-電相互轉(zhuǎn)化的設(shè)備，將原有的合并單元以及交換機(jī)都取消了，這樣可以有效的節(jié)省成本。但是不足之處在于進(jìn)行架構(gòu)的過程中并不能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的傳輸，很多二次設(shè)備依然采用的是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且電子式互感器在輸出電壓方面具有較低的電壓，不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)取?/p>

2 基于小模擬量傳輸標(biāo)準(zhǔn)的選線裝置

在采用小模擬量傳輸選線裝置的過程中，因?yàn)殡娮邮交ジ衅骶哂休^低的電壓，不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，所以在選線裝置的設(shè)置上分為兩個(gè)組成部分，一是下位機(jī)，一是上位機(jī)，這兩個(gè)部分都是在485串口通信線路的基礎(chǔ)上得以實(shí)現(xiàn)的，從結(jié)構(gòu)上來看是分布式的。下位機(jī)主要安裝在開關(guān)柜上，主要的作用是對(duì)二次信號(hào)進(jìn)行采樣，上位機(jī)主要安裝在二次設(shè)備的控制室中，主要的作用是進(jìn)行分析計(jì)算。在采集到信號(hào)以后，可以對(duì)零序電壓以及零序電流進(jìn)行模擬，得到模擬量，下位機(jī)主要就是就地對(duì)間隔零序模擬量信號(hào)進(jìn)行采集，并且將數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的方式傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，在CPU的幫助下經(jīng)過一系列的計(jì)算就能得出相應(yīng)的故障線路。原理圖如圖1所示。

3 下位機(jī)同步采樣控制問題

在對(duì)小電流接地故障選線的過程中，物理量的主要來源都是多個(gè)間隔，對(duì)不同的間隔進(jìn)行采樣可以實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確的接地選線，并且這也是十分關(guān)鍵的問題。在傳統(tǒng)的選線裝置中，無論是零序電流量還是零序電壓量都是在二次電纜連接的基礎(chǔ)上得以實(shí)現(xiàn)的，并且在傳輸?shù)倪^程中是在電磁波的幫助下得以實(shí)現(xiàn)的。在選線裝置中進(jìn)行統(tǒng)一采樣，這樣可以認(rèn)定通道采樣都是在相同的環(huán)境下得以實(shí)現(xiàn)的。并且在數(shù)字化的變電站中，下位機(jī)處在初始狀態(tài)時(shí)，并不能實(shí)現(xiàn)同步的效果。所以這就需要采取一定的方式對(duì)這一問題加以有效的控制，以實(shí)現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)的間隔能夠進(jìn)行同時(shí)采樣。

在采樣的過程中，主要有兩種觸發(fā)方式，一種是內(nèi)觸發(fā)，一種是外觸發(fā)，在下位機(jī)的選線裝置中，需要采用外觸發(fā)的方式才能實(shí)現(xiàn)同步采樣的效果。在實(shí)現(xiàn)的過程中，上位機(jī)先通過端口發(fā)出命令，下位機(jī)在接收到命令以后可以進(jìn)行外觸發(fā)，下位機(jī)要想實(shí)現(xiàn)同步采樣，就需要充分考慮到兩方面的因素，一是時(shí)間差的問題，二是間隔時(shí)間差的問題，這兩個(gè)因素雖然都是時(shí)間差的問題，但是卻是明顯不同的，在上位機(jī)發(fā)送間隔命令的時(shí)間差都是由上位機(jī)的CPU決定的，從當(dāng)前的情況來看，主要采用的是32位CPU，其主頻高達(dá)200MHz以上，因此時(shí)間差很小，可以認(rèn)為上位機(jī)同時(shí)發(fā)出了同步命令。由于變電站中485通信線路的長度在100m以內(nèi)，因此串口通信時(shí)間在納秒級(jí)，不同間隔之間的傳輸時(shí)間差可以忽略。綜上這種方式能夠保證下位機(jī)同時(shí)進(jìn)行采樣。采用這種方式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，同步命令和上傳數(shù)據(jù)共用一個(gè)通道，有效地節(jié)約了通信線路。為了使選線裝置與變電站全系統(tǒng)時(shí)間保持一致，上位機(jī)需要接收變電站的同步信號(hào)，對(duì)自身時(shí)鐘進(jìn)行對(duì)時(shí)。

4 與站控層通信

選線裝置作為間隔層設(shè)備，需要將選線結(jié)果上傳給站控層服務(wù)器。上位機(jī)需要配置以太網(wǎng)口或光纖接口，按照IEC61850的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與站控層服務(wù)器通信。

5 跳閘命令傳送

一般來說，小電流接地故障選線裝置不需要驅(qū)動(dòng)斷路器跳閘，但是對(duì)于一些特殊用戶，需要選線裝置實(shí)現(xiàn)跳閘功能。為此需要選線裝置增加如下兩個(gè)功能：（1）上位機(jī)能夠通過485串口向下位機(jī)發(fā)送跳閘命令。（2）下位機(jī)能夠?qū)嗦菲靼l(fā)出跳閘信號(hào)。相對(duì)于繼電保護(hù)裝置而言，上述跳閘信號(hào)的發(fā)出環(huán)節(jié)較多、延時(shí)較大，由于電流接地故障選線裝置對(duì)速動(dòng)性的要求不高，該方式滿足實(shí)用要求。

6 現(xiàn)場實(shí)例分析

本文提出的選線裝置已在現(xiàn)場投入運(yùn)行，該變電站母線有12條出線，電容電流為30A。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，電感電流35A。發(fā)生單相接地后上位機(jī)存儲(chǔ)的故障波形如圖2所示。通過故障波形可以看出，選線裝置能夠準(zhǔn)確測量各條線路的零序電流及母線零序電壓信號(hào)，證明采用分布式結(jié)構(gòu)是可行的。

結(jié)束語

選線裝置采用分布式結(jié)構(gòu)，分為下位機(jī)和上位機(jī)兩個(gè)部分，將采樣和分析計(jì)算兩個(gè)功能分層實(shí)現(xiàn)，通過上位機(jī)的同步信號(hào)保證下位機(jī)采樣的同步性。該方案雖然增加了選線裝置的成本，但是降低了變電站的整體成本。該方案通用性很強(qiáng)，且技術(shù)經(jīng)濟(jì)性很好?，F(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行充分驗(yàn)證了選線裝置的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

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