CN106451323B - 一种解决智能变电站不同合并单元间延时问题的现场校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种解决智能变电站不同合并单元间延时问题的现场校验方法，步骤为：⑴分析延时不一致时差流的大小及对保护的影响分析；⑵根据延时分析结果，选择校验方法：①不同合并单元延时相差非整数倍周波时的校验方法；②不同合并单元延时相差整数倍周波时的校验方法。本方法对各侧合并单元的延时不一致的情况分门别类、各自探讨，在此基础上提出了对应不同情况下新的各侧合并单元延时不一致的校验方法和双重化配置保护装置的校验方法，具有很强的实用性、简洁性、易操作等特点。

Description

一种解决智能变电站不同合并单元间延时问题的现场校验 方法

技术领域

本发明属于智能变电站领域，针对于智能变电站中合并单元的应用情况及运行中由于合并单云延时不一致所导致的相关问题，尤其是一种解决智能变电站不同合并单元间延时问题的现场校验方法。

背景技术

目前，智能变电站在我国还处于初级阶段，国家电网公司虽然提出了相关智能变电站的调试规范，但关于智能变电站的合并单云装置延时不一致的现场校验方法还基本处于空白阶段。智能变电站日益发展成熟，合并单元作为智能变电站的新生事物和组成部分，在智能变电站中，实现数据采集转换的智能装置是合并单元，合并单元处于互感器与保护装置之间的设备，保护装置、测控装置、计量装置等标准设备所需要的原始数据就是通过常规或电子式电流互感器或者电压互感器采集的。数据最终以SMV9-2的格式信息输出到相应的装置中，因此通过合并单元获得数据其品质好坏直接影响整个变电站的运行安全。

对于处于不同间隔或不同变电站的合并单元来说，各个合并单元的始终需要处于同步状态下，一般通过时钟同步***来实现，目前智能变电站实施的同步方案本有两种方式，即光IRIG-B码同步方式或者EEE 1588网络时间同步方式。当相应的数据从合并单元发送后经过光纤传输到接收装置是需要一定时间的，该段时间称为时间延时。

数据信息从不同的合并单元通过组网或点对点方式传输到相同的保护装置时，由于保护装置的对数据处理的过程对延时有严格要求，因此从不同合并单元接收到的数据延时不能相差太大，否则将导致保护装置数据处理过程出现错误，影响保护装置的正确动作。

但在实际运行中经常会因为合并单元延时不一致导致保护误动。这对整个电网***的安全稳定运行产生了重大隐患，而之前的文献研究中鲜有对各侧合并单元的延时不一致问题进行详细分析并提出相应的现场校验方案的内容，如何在现场调试阶段发现、解决该问题是非常重要的也显得非常紧急迫切。经过对“智能变电站*合并单云*延时不一致”关键字的文献检索，与本专利相关的技术主要有以下几方面，但其中并未涉及不同合并单元装置间延时不一致现场校验的具体方法和关键技术要点，无法指导具体调试工作的开展。

现有相关技术文献：

[1]刘海涛，黄鸣宇，赵旭阳.智能变电站合并单元时间性能测试问题的研究[J].华东电力，2013，41(1):0119－0121

文献[1]指出智能变电站合并单元是智能变电站相比较传统变电站运行***下新增的智能设备，主要为***提供原始采样数据信息。介绍了智能变电站与传统变电站的最大区别是在于通讯网络***的变革，合并单元的引入解决了数据的共享问题，但随之带来数据信息在传输层面的不稳定性，尤其是时间性能的不稳定，其中包括时间准确度及通讯延迟特性。讨论了合并单元测试过程中的测试问题并进行研究分析

[2]倪兆瑞，王延安.智能变电站合并单元延时特性现场测试仪的设计[J].电力保护与控制，2014，42(10):119－124.

文献[2]分析了智能变电站合并单元的同步问题以及通过现场核相及查看差流这一验证差动保护各侧电流是否同步的方法的局限性。提出了智能变电站合并单元延时特性现场测试仪的设计需求，基于需求分析提出一种现场测试仪的体系结构并进行了详细设计。最后对依据本设计方法实现的测试仪的时间粒度与合并单元的时间响应配合方面进行了详细计算和比较分析。分析表明，该测试仪可有效验证合并单元延时参数的现场正确设置，杜绝误整定，符合现场验收需求。

[3]徐敏，鲍有理，李宝伟，杨生苹，郝慧贞.智能变电站中点对点传输采样值延迟及延迟校验方案[J].电力***保护与控制，2012，40(17):145－149.

文献[3]分析了智能变电站中采用点对点方式传输电子式互感器模拟量采样值报文时采样及传输环节的时序，得出了采用点对点方式传输的模拟量采样值额定延迟的组成部分。在此基础上，提出一种校验点对点传输模拟量采样值额定延迟正确性的方法，该方法结合模拟量采样值的相位误差校验和模拟量采样值报文发送延迟的测量来验证其额定延迟数值的正确性。通过理论分析和实际测试验证了该方法的正确性和可行性。该方法测量精度高、原理简单、易于实现，有着广泛推广的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种解决智能变电站不同合并单元间延时问题的现场校验方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种解决智能变电站不同合并单元间延时问题的现场校验方法，其特征在于：步骤为：

⑴分析延时不一致时差流的大小及对保护的影响分析；

通过对合并单元存在延时的各环节分析，对于重采样环节合并单元根据同步脉冲和修正之后的数字量采样值接收时刻进行重采样，获得延时不一致时产生的差流分类：

不同合并单元延时相差非整数倍周波时的差流或不同合并单元延时相差整数倍周波时的差流；

⑵根据延时分析结果，选择校验方法；

①不同合并单元延时相差非整数倍周波时的校验方法

a.是对各侧合并单元同时用一台继电保护测试仪加入实验量，并保证各侧的相位一致；

b.是使用多台继电保护测试仪，通过GPS时钟同步***将不同的继电保护测试仪同步；

②不同合并单元延时相差整数倍周波时的校验方法

a.模拟各侧电流瞬间同时增大，若各侧的合并单元延时不一致，则各侧增大后的电流传输到保护装置的时间不一致，该过程中会出现差流；

b.加畸变波形的实验量校验。

而且，所述步骤⑵的②不同合并单元延时相差整数倍周波时的校验方法中，两种校验方法也采用单台试验仪或者经GPS同步后多台试验仪校验。

而且，用于配置单套保护装置的现场校验。

而且，用于双重化配置保护的校验，在校验步骤开始前，先进行试验接线，按照电流回路顺极性串联，电压回路同极性并联的原理接入两套主变保护装置；具体接线方法是：

①电流回路：将保护试验仪输出三相电流首端首先接入主变保护A屏装置的三相电流首端，再将装置尾端接入B屏装置的三相电流首端，尾端经零序通道顺极性接入A屏装置零序通道，保护试验仪输出电流N线与A屏装置零序通道尾端相连；

②电压回路：将保护试验仪输出三相电压首端及N线分别于与主变保护A,B屏装置三相电压首端相连，N线与三相电压尾端经短接片相连。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明提出了智能变电站合并单元装置延时不一致的现场校验方法、关键技术调试要点，在不同间隔、不同站端的合并单元在时间同步上要保持一致并经过严格校验，以保住保护装置获得准确无误的数据。

2、天津送变电工程公司组织调试分公司相关人员探索并研究不同合并单元间延时不一致的现场校验技术及对于双重化配置的两套保护同时校验的方法。实践证明该校验方法科学严谨，行之有效，为调试人员的工作提供可靠的依据。

3、更重要的是该技术大大提高了合并单元校验的稳定性和可靠性，保证数据传输的正确性，该研究成果用于天津新华路、范庄220kV变电站合并单元的校验工作，调试人员依据此技术圆满完成了调试任务。

4、本方法为今后类似问题的故障分析处理提供了相关的思路；为现场调试人员提供了一套简单可行、可靠实用的校验方法，具有很大的独创性和参考价值。

5、智能变电站的发展已经成趋势，模式一般是常规(电子)式电流互感器、合并单元、保护装置的配置模式，本方法对各侧合并单元的延时不一致的情况分门别类、各自探讨，在此基础上提出了对应不同情况下新的各侧合并单元延时不一致的校验方法和双重化配置保护装置的校验方法，具有很强的实用性、简洁性、易操作等特点。

附图说明

图1为本发明的单套装置***校验简图；

图2为两套装置校验方案交流回路简图；

图3表示一次***正常运行时，因为中压侧滞后高、中两侧非整数倍周期；

图4表示***正常运行时，变压器高、中、低三侧电流采样同步；

图5表示一次***正常运行时，因为中压侧电流滞后高、低压侧一个周波，造成变压器高、中、低三侧电流采样不同步的情况；

图6为表示一次***正常运行时，因为中压侧电流滞后高、低压侧两个周波，造成变压器高、中、低三侧电流采样不同步的情况；

图7表示一次***发生穿越性故障时，变压器高、中、低三侧电流采样同步的情况；

图8表示一次***发生穿越性故障时，变压器高、中、低三侧电流采样不同步(中压测滞后1个周期)的情况。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种解决智能变电站不同合并单元间延时问题的现场校验方法，

实施例1：参见附图1所示为配置单套保护装置的现场校验：

⑴分析延时不一致时差流的大小及对保护的影响分析

通过对合并单元存在延时的各环节分析，对于重采样环节合并单元根据同步脉冲和修正之后的数字量采样值接收时刻进行重采样，进而完成各采集器之间的采样同步，一般不会出现延时偏差；对于传输延时，在变电站正常范围内光纤长度不会太长，所以不能引起较大的延时基本可以忽略不计。相对重要的是合并单元的发送延时决定采样值报文的是否存在发送时刻上的误差。

目前智能变电站的采样***一般是采用传统互感器再经过合并单元的处理以后将数据直接通过光纤发送到相应的保护装置。合并单元发送的报文中包含额定延时的相关信息，此额定延时即合并单元的同步处理延时，当不同合并单元的额定延时设置的不一致时可能造成保护误动。这个环节一般是由合并单元的工作人员人工配置，该环节出错概率较大，因为此原因引发的事故也有数起，因此该环节是检验的重点，需要特别注意。

以主变保护装置为例，该保护涉及多个间隔具有一定的代表性。无论对于两侧或者三侧的变压器来说，主变保护装置对各侧的数据质量要求是非常高的，主变差动保护动作时间一般在20ms以内，因而其对于各侧合并单元采集量延时有严格要求。若不同侧出现延时不一致时，会导致主变保护装置差动保护计算中出现差流，差流值一旦达到保护定值差动保护就有可能会误动，从而影响保护装置的可靠性。下面主要讨论分析延时不一致的各种情况。一般来说可以分为两类：第一类是各侧延时相差非整数倍周波时导致的差流；第二类是各侧延时相差整数倍周波时的差流。

①不同合并单元延时相差非整数倍周波时的差流

当各侧延时相差非整数倍周波时，此时的波形如图3所示，一次***正常运行时，因为中压侧滞后高、中两侧非整数倍周期，造成变压器高、中、低三侧电流采样不同步的情况，此时不管是否发生故障保护装置内均有差流，只要达到定值，保护就会误动。

此时，对于图3中的情况检验来说相对简单，该缺陷可以直接通过核相和在变压器保护装置上查看差流即可发现。

②不同合并单元延时相差整数倍周波时的差流

对于三侧变压器来说，在正常运行时主变保护装置需要同时接收三侧的电流数据，变压器保护三侧采样电流录波波形如图4所示，

此时由图4、5、6可知，因为中压侧与高低压侧的相位相差360°的整数倍，因此在使用继电保护测试仪进行测试或者正常运行时，保护装置计算后差流为0，无法通过常规的校验方法核相和观察保护装置的差流发现该缺陷。

但是当一次***发生穿越故障，产生穿越性故障电流时，因为中压侧滞后整数倍周波，将导致穿越性故障电流无法在同一时刻倍保护装置采集到，从而会在保护装置中产生故障差流，在达到一定数值时导致保护误动，该情况时的波形如图7、8所示。

图7、8分别表示一次***发生穿越性故障时，变压器高、中、低三侧电流采样同步、不同步(中压测滞后1个周期)的情况。由两图对比可看出在不同步的情况下会出现差流。对于当前保护装置来说，变压器差动速断保护整组动作时间(包括继电器固有时间)一般小于20ms[3]。因此当保护装置接收到的数据延时只要相差1个周期，发生穿越性故障会导致差流出现影响保护装置的正确动作，引起保护误动。

对于上述两种情况的产生，根本原因是合并单元的延时参数设置错误，下面具体分析讨论如何在调试过程中解决上述该问题。

⑵根据延时分析结果，选择校验方法

对于各侧延时相差非整数倍周波时导致的差流和各侧延时相差整数倍周波时的差流两种情况，因为两种情况各自具有特殊性通过常规的通流检查保护装置采样值的试验已经无法验证各侧合并单元的延时是否一致，因此需要区分对待，提出新的校验方法，下面对两种情况分别做详细的论述：

①不同合并单元延时相差非整数倍周波时的校验方法

对于各侧合并单元延时相差非整数倍周波的情况，该问题的处理方法相对简单。

a.是对各侧合并单元同时用一台继电保护测试仪加入实验量，并保证各侧的相位一致；输入相应的额定电流，在保护装置上观察差流值，如果为零则可验证各侧合并单元没有相差非整数周波的错误存在；若差流值不为零，则存在问题应加以解决；

b.是使用多台继电保护测试仪，通过GPS时钟同步***将不同的继电保护测试仪同步；然后三台测试仪分别给主变三侧通入实验量，并保证三台试验仪的相位一致幅值为相应的额定电流，在保护装置上观察差流值，后续方法同上，以此验证各侧延时是否正确；

②不同合并单元延时相差整数倍周波时的校验方法

各侧合并单元延时相差整数倍周波的情况，通过上述①的方法一无法验证各侧的延时是否一致，因为发生穿越性故障，其故障量周期在10ms左右，根据上述分析可以采取下述两种方法来校验，该两种方法也可采用方法①中的单台试验仪或者经GPS同步后多台试验仪校验；

a.模拟各侧电流瞬间同时增大，若各侧的合并单元延时不一致，则各侧增大后的电流传输到保护装置的时间不一致，该过程中会出现差流；

例如中压侧滞后高压侧相差20ms,则电流瞬间从0到高压侧额定电流的过程中，保护装置首先接收到高压侧先增大到了额定电流，而中压侧的电流量还需要再延时20ms后才被保护装置计算，这个过程就会有差流，在这20ms内，差流达到差动的定值时，保护就会误动作。

b.加畸变波形的实验量校验；

例如正常的交流量频率是50Hz，所通入的实验量可以变为20Hz来模拟暂态故障电流。此时，穿越故障电流的周期与标准的周波周期不一致了，若合并单元延时相差整数倍正常交流周波，通入交流频率为20Hz的实验量电流时也会出差流，从而可验证合并单元相差正常周波整数倍的延时需要加以改正；反之，各侧合并单元均正常。

实施例2：参见附图2所示为双重化配置保护的校验方法，可采取下述办法：

试验接线：依据图纸接线，按照电流回路顺极性串联，电压回路同极性并联的原理接入两套主变保护装置；

具体接线方法是：

电流回路：将保护试验仪输出三相电流首端首先接入主变保护A屏装置的三相电流首端，再将装置尾端接入B屏装置的三相电流首端，尾端经零序通道顺极性接入A屏装置零序通道，保护试验仪输出电流N线与A屏装置零序通道尾端相连；

电压回路：将保护试验仪输出三相电压首端及N线分别于与主变保护A,B屏装置三相电压首端相连，N线与三相电压尾端经短接片相连(见附图2)；

其他校验步骤与配置单套保护装置中介绍的一致，以此利用主变两套保护在逻辑上，回路上及定值上具有一致性的特点，在不需要增加人员和实验设备的基础上调试可有效地提高工作效率。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (4)

1.一种解决智能变电站不同合并单元间延时问题的现场校验方法，其特征在于：步骤为：

⑴分析延时不一致时差流的大小及对保护的影响；

通过对合并单元存在延时的各环节分析，对于重采样环节合并单元根据同步脉冲和修正之后的数字量采样值接收时刻进行重采样，获得延时不一致时产生的差流分类：

不同合并单元延时相差非整数倍周波时的差流或不同合并单元延时相差整数倍周波时的差流；

⑵根据延时分析结果，选择校验方法；

①不同合并单元延时相差非整数倍周波时的校验方法

a.是对各侧合并单元同时用一台继电保护测试仪加入实验量，并保证各侧的相位一致；

b.是使用多台继电保护测试仪，通过GPS时钟同步***将不同的继电保护测试仪同步；多台继电保护测试仪分别给主变侧通入实验量，并保证多台继电保护测试仪的相位一致幅值为相应的额定电流，在保护装置上观察差流值，以此验证各侧延时是否正确；

②不同合并单元延时相差整数倍周波时的校验方法

a.模拟各侧电流瞬间同时增大，若各侧的合并单元延时不一致，则各侧增大后的电流传输到保护装置的时间不一致，该过程中会出现差流；

b.加畸变波形的实验量校验；

通入与标准的周波周期不一致的实验量电流作为穿越故障电流，若合并单元延时相差整数倍正常交流周波，通入的实验量电流时也会出差流，从而验证合并单元相差正常周波整数倍的延时需要加以改正；反之，各侧合并单元均正常。

2.根据权利要求1所述的解决智能变电站不同合并单元间延时问题的现场校验方法，其特征在于：所述步骤⑵的②不同合并单元延时相差整数倍周波时的校验方法中，两种校验方法也采用单台试验仪或者经GPS同步后多台试验仪校验。

3.根据权利要求1所述的解决智能变电站不同合并单元间延时问题的现场校验方法，其特征在于：用于配置单套保护装置的现场校验。

4.根据权利要求1所述的解决智能变电站不同合并单元间延时问题的现场校验方法，其特征在于：用于双重化配置保护的校验，在校验步骤开始前，先进行试验接线，按照电流回路顺极性串联，电压回路同极性并联的原理接入两套主变保护装置；具体接线方法是：

①电流回路：将保护试验仪输出三相电流首端首先接入主变保护A屏装置的三相电流首端，再将装置尾端接入B屏装置的三相电流首端，尾端经零序通道顺极性接入A屏装置零序通道，保护试验仪输出电流N线与A屏装置零序通道尾端相连；

②电压回路：将保护试验仪输出三相电压首端及N线分别于与主变保护A,B屏装置三相电压首端相连，N线与三相电压尾端经短接片相连。