变电站继电保护就地化关键技术方案研究

本文针对变电站就地化保护关键技术方案展开研究。首先,全面就地化保护的整体方案。然后,通过对就地化保护方案的效果评价。通过研究结果表明,本文所研究的变电站继电保护就地化关键技术方案,能够对电力系统的安全稳定运行和可靠供电起到积极的促进作用。

变电站继电保护就地化整体解决方案研究

首先,概括了我国在近十年来对智能型变电站继电保护技术的发展历程以及研究状况。主要从环境适应性(气候和电磁)、整体配置方案、可靠性以及跨间隔保护设备来介绍继电保护就地化,并对所遇到的以上问题提出解决方案。其次,由于继电保护就地化运维的特殊性,所以我们采用智能检测以及自动检测这两种基本方法来作为运维的管理模式以达到在继电保护的全部寿命周期内即插即用的目的。最后,对就地化继电保护在未来的技术发展方向做出展望。

基于多源数据的保护就地化变电站智能感知与诊断技术研究

本文基于就地化保护运维存在的问题,结合泛在电力物联网的技术发展方向,研究就地化保护变电站的智能感知与诊断技术,设计一种集成保护设备在线监视与诊断、保信子站、电力系统动态记录装置和网络报文记录及分析装置为一体的就地化保护感知与运维平台,并详细阐述了该平台的系统架构、软件框架、实现原理和关键技术。平台通过多源数据采集,以及各模块之间的数据共享和系统集成,实现了就地化保护的智能感知与诊断,提升了现场运维工作的效率及便捷性,对就地化保护的安全稳定运行具有重要意义。该平台目前已在变电站成功试点应用并取得良好效果。

变电站继电保护就地化整体解决方案研究

当前的智能变电站中经常使用合并单元以及智能终端进行传输,这种传输只是降低保护动作的速度,同时合并单元以及智能终端安装在户外的近地端,因此故障的发生率较高,不利于电网的安全运行。文章结合自身实践就二次设备的相关问题进行分析,提出智能化动作的保护以及配置方案,并重点就多间隔保护的相关问题进行分析,期望能够为变电站近地保护相关问题的解决提供借鉴。

智能变电站就地化继电保护的配置及校验

针对现阶段智能变电站保护动作时间过长导致部分设备受干扰而易出现故障的情况,研究设计了110 kV变电站就地化继电保护配置框架。具体分析了线路保护、变压器保护、母线保护以及智能管理单元等装置的技术要点,在某变电站使用设计的框架对提出的就地化保护配置系统进行了校验,分析了不同装置的定制校验和整定原则。对比了线路保护、变压器保护和母线保护的选择性和灵敏性,并给出了具体评价结果。

基于功能纵向集成的无防护安装就地化线路保护

针对常规变电站、智能变电站线路保护工程应用中面临的保护速动性、可靠性和运维方面的难题,提出了一种基于SOC芯片实现的功能纵向集成、无防护安装的就地化线路保护系统架构和技术方案。通过一体化设计,纵向集成单间隔合并单元、保护和智能终端功能,减少设备类型及数量,简化配置,减少信号中间传输环节,缩短保护动作时间,并为站域保护等站端设备提供数据采集和控制执行支撑。同时对就地化线路保护的站间同步采样、远方不停电传动、同期电压接入等关键技术进行了研究与分析。对就地化保护的关键性能进行测试实验和比对分析,实验结果验证了所述方案的有效性和先进性。

基于IEC61850逻辑设备管理层次结构的就地化保护装置建模研究与应用

针对智能管理单元对就地化保护装置的远程显示和控制,提出了一种基于IEC61850第二版的装置建模方案。在模型ICD中逻辑设备管理层次结构体现装置菜单的层级结构,通过数据集成员定义菜单中包含的具体数据。对管理LD中需要上送报告的数据集建立非缓冲的报告控制块,最后将生成的模型文件导入智能管理单元,生成相应的装置菜单。基于以上方案,智能管理单元具备了原有的装置液晶功能,实现了不同厂家装置的菜单展示,并通过MMS对就地化保护装置进行查看和控制。

就地化保护装置流水线测试系统研制

为适应就地化保护装置接口的变化,提升测试效率,提出了就地化保护流水线自动测试系统的构建方法。文中详细介绍了流水线测试系统的整体设计思路及核心测试流程。测试系统采用层次化、标准化、模块化的体系架构,通过双自由度精密定位和柔性接插自动传输装载被测设备,建立通用测试模板与配置文件映射自动生成测试实例,基于关键字分解和相似度比较完成装置信息的关联匹配,最终实现适应不同就地化保护装置的全自动闭环测试。

无防护安装就地化保护应用与实践

阐述了国内微机保护的发展历程以及目前继电保护所暴露的一些问题,提出了继电保护的小型化和就地化。具体研究了全站二次系统架构、智能管理单元及就地化操作箱。提出了无防护安装就地化保护的预期目标:通过就地安装减少中间环节提升保护快速性,可靠性和减少干扰;通过即插即用的检修模式缩短保护装置的更换时间,提高检修效率;推动智能站二次系统整体设计方案优化及运维技术和管理的创新,实现变电站安全可靠、运维便捷、节能环保、经济高效。无防护安装就地化保护的基础技术条件已具备,已有就地化线路保护与就地化分布式母线保护经过了实践检验,无防护安装的就地化保护将开启变电站建设、运维的全新模式。

就地化分布式元件保护子机动作行为差异分析

分析了造成就地化分布式子机保护动作行为不一致的原因,以及子机中断机制对保护计算的影响。各子机间中断异步将导致保护离散采样、数据插值、积分计算的一系列差异,进而导致保护动作行为不一致。针对子机中断异步问题,着重介绍了就地化分布式保护子机中断同步方法,方法不依赖于外部对时源,能够在较短时间内完成各子机同步。分析计算结果表明,子机中断同步后各子机能够有效降低保护计算值差异,进而增强保护动作行为的一致性。文中同时介绍了子机中断同步在异常情形下的处理方法。

就地化保护自动测试系统的设计与应用

以传统保护自动测试平台为基础,研究并开发了适用于就地化保护自动测试系统。该方案采用易扩展灵活配置的主从架构,通过配置不同从机模块,用于研发、出厂检验、型式试验和运维调试等不同阶段的自动测试;基于就地化保护功能统一、接口定义清晰、即插即用的特点,以测试模板为核心数据,支持脚本和图形两种方式生成自动测试模板,可便捷地对测试模板进行裁剪和移植,提高研发阶段测试用例在生产、试验和运维等后续环节的复用率;通过扫描装置二维码或在通信方式下识别装置型号,自动匹配测试程序实现一键式测试,减少生产周期和运维人员的户外调试时间。该方案已经应用于就地化保护的自动测试和调试。

就地化保护装置全天候安装箱体结构的关键技术研究

对智能变电站的就地化控制保护装置机箱设计的关键性技术,如外观设计、机箱防护等级、防水设计、防振设计、散热设计、底座安装设计等进行逐一说明和讨论,并通过在实际开发过程中的多项相关实验测试进行严格验证,确保机箱的防护和实用功能能够满足智能变电站领域的使用要求。对智能变电站户外设备的机构设计开发具有总结和参考意义。

变电站即插即用就地化保护的应用方案和经济性比较

针对智能变电站继电保护存在的系统可靠性降低、运维难度增大等问题,阐述了基于即插即用就地化保护装置的新方案,用于提升保护可靠性和整站经济性。首先阐明了保护装置即插即用的理念和就地化安装的设计思路,并通过与当前智能站架构的比较,体现出新方案安全高效的优势。然后介绍了单间隔保护及跨间隔保护的应用方案、涉及的关键技术和面临的挑战;并就变电站全寿命周期内各类经济因子的变更进行比较,体现出新方案在变电站设计、建造、运维等方面的经济优势。目前,即插即用就地化保护装置已处于全面挂网试运行阶段。

基于环网的就地化分布式母线保护研究

提出一种基于环网的有主分布式跨间隔就地化母线保护方案。每个间隔配置一台独立的保护子机,所有子机配置完全相同,选取其中的一台子机为主机负责和后台通信。每台子机与其左右相邻的两台子机采用两对千兆光纤连接,最终连接成两组独立的光纤环网。两者互为冗余,各子机采集本间隔的交流数据和开关量并上送环网,同时从环网上实时获取其他子机的数据。基于这些数据,各个子机独立进行保护逻辑运算,判断本间隔的保护行为,输出开关量。每台子机配备光旁路开关,在本间隔检修退出时将本间隔从环网中旁路去掉,不影响其他间隔子机的运行。经过现场运行验证,有主分布式母线保护在可靠性与速动性方面比传统母线保护存在优势,同时提高了现场运维效率。

有限集中式就地化母线保护方案

结合母线保护跨间隔的特点,提出了由基础保护系统加若干个扩展保护系统构成的有限集中分布式就地化母线保护方案。分别介绍了基础保护系统和扩展保护系统的功能,结合典型工程设计论证了每个保护系统的最优接入间隔个数,阐述了基础保护系统和扩展保护系统之间的通信方式及报文传输机制,提出了基于秒脉冲同步信号的采样同步原理,设计了基于标准端口定义的即插即用型航插的输入输出接口,给出了装置的站控层通信接口定义、过程层接口定义、装置的外观图及航插示意图,最后列举了有限集中分布式就地化母线保护的工程配置方案。

就地化线路保护技术方案研究

针对传统变电站和智能变电站二次系统存在的问题,提出了一种集成站域保护就地数据采集和执行单元功能的就地化线路保护技术方案。该方案中保护功能自由采样,根据AD回路延时和乒乓算法计算出两侧采样延时,基于外部对时信号对两侧保护采样数据进行重采样,生成组网SV报文,通过仿真分析可知,方案具有较高的采样精度。该方案在不改变装置对外接口基础上支撑了站域保护系统,易于实现,保护功能不依赖于外部对时信号,确保了保护功能的独立性,通过线路对侧数据的采集可扩展站域保护的保护功能和范围,装置对外接口采用标准通信规约,保证了工程的通用性和可扩展性,有着广泛推广的现实意义。

就地化保护装置跌落冲击载荷下的可靠性分析

目的为了评估就地化保护装置跌落冲击载荷下的失效情况。方法基于显式动力学理论,采用有限元法对就地化保护装置进行跌落冲击的建模仿真。分析PCB板变形与焊点失效之间的关系,探讨元件封装方式对产品抗跌落冲击性能的影响,提出以Von Mises准则得到的焊点最大应力联合跌落寿命模型,进行元件封装可靠性评估的分析方法。针对元件不同封装方式的装置进行跌落验证试验。结果就地化保护装置跌落冲击仿真结果与试验结果基本吻合。结论验证了评估元件封装失效分析方法的准确性,为推断产品可靠性提供了理论支撑。

就地化保护检修安全策略研究

目前,智能变电站因设备多变、链路复杂,使得检修工作量和技术难度增加。为此,提出了就地化保护新技术。与传统保护相比,就地化保护节约了建设成本,缩短了跳闸延时,提高了检修效率,但就地化保护检修安全策略还处于研究初期,缺乏实用性较强的检修安全策略。通过分析就地化保护的设计结构和信息流交互模式,提出了针对就地化保护检修的安全策略,并对就地化线路保护和就地化元件保护检修安全策略进行详细分析,为就地化保护检修安全策略的实施提供参考。

基于准双端预制连接的就地化保护实施方案

为充分发挥就地化保护装置小型化、接口标准化和即插即用的特点,提出了就地化保护装置挂网试运行的准双端预制现场实施方案,并着重介绍了基于二次预制盒的准双端预制安装方案,按就地化保护装置配置二次预制盒,实现就地化保护的间隔化、预制化安装。介绍了二次预制盒的结构特点和功能配置,并在此基础上提出了就地化保护的系统组网方案,重点阐述了基于二次预制盒的预制接口化、对象化回路连接方案。

智能变电站就地化保护配置方案研究

当前智能变电站过程层网络中大量使用合并单元及智能终端,增加中间传输环节降低了保护动作速度;同时合并单元及智能终端一般安装于户外就地汇控柜,抗电磁干扰能力差,故障率较高,也不利于电网的安全稳定运行。文章结合就地化二次设备的技术特点,提出一种智能变电站就地化保护配置方案,并重点介绍了多间隔保护的实现方法,提高了智能变电站保护的动作速度及可靠性,为今后智能变电站就地化保护设计提供参考。