近年來(lái)我國(guó)特高壓建設(shè)快速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和非常規(guī)互感器技術(shù)產(chǎn)生突破并廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)與電站自動(dòng)化系統(tǒng)中,在解決了傳統(tǒng)保護(hù)面臨的一些問(wèn)題的同時(shí),也給大型發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。由于大型發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)中地位重要,其對(duì)繼電保護(hù)的要求也更高。保護(hù)需要應(yīng)對(duì)新的應(yīng)用環(huán)境下出現(xiàn)的各種新問(wèn)題,以滿足保護(hù)的可靠性。論文提出多數(shù)字源環(huán)境的概念,多數(shù)字源環(huán)境下保護(hù)智能裝置(IED)接收網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)的過(guò)程層采樣數(shù)據(jù),從保護(hù)的角度來(lái)看,采樣和采樣數(shù)據(jù)不再可控,也不再被某個(gè)保護(hù)算法自己?jiǎn)为?dú)使用,而是全站間隔層IED共享,數(shù)據(jù)的誤差來(lái)源比傳統(tǒng)情況下更多。

多數(shù)字源環(huán)境下如何提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性以及保護(hù)算法如何與采樣數(shù)據(jù)無(wú)縫連接,是本文關(guān)注的重點(diǎn),這涉及到多個(gè)方面的內(nèi)容,本文針對(duì)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)關(guān)注的數(shù)據(jù)采集和傳輸環(huán)節(jié)中的采樣同步問(wèn)題、采樣傳輸時(shí)延、互感器傳變差異問(wèn)題、保護(hù)算法制動(dòng)性能問(wèn)題以及保護(hù)算法與采樣數(shù)據(jù)接口問(wèn)題等方面展開(kāi)了深入研究。多數(shù)字源環(huán)境下電站采用基于IEEE1588的同步方案是一種同步精度高的優(yōu)選方案。但I(xiàn)EEE1588同步方案假設(shè)同步報(bào)文在主從時(shí)鐘之間傳輸是對(duì)稱的,在實(shí)際中由于傳輸?shù)牟粚?duì)稱性同樣有同步誤差的存在,由于多數(shù)字源環(huán)境下各種誤差因素的增多,盡zui大可能的減小同步誤差是有實(shí)際意義的。

本文提出了基于多次握手方案的改進(jìn)IEEE1588同步方法,通過(guò)主從時(shí)鐘多次握手,采用*的報(bào)文時(shí)刻進(jìn)行同步計(jì)算,減小同步時(shí)采用的報(bào)文其傳輸不對(duì)稱的可能性,從而實(shí)現(xiàn)了同步的高精度。多數(shù)字源環(huán)境下采樣值報(bào)文傳輸比傳統(tǒng)電纜傳輸信號(hào)增加了傳輸時(shí)延,且傳輸時(shí)延有不確定性因素,論文采用了網(wǎng)絡(luò)演算方法計(jì)算采樣值傳輸?shù)膠ui大時(shí)延,并通過(guò)設(shè)定不同的參數(shù)分析了影響報(bào)文傳輸zui大時(shí)延的報(bào)文優(yōu)先級(jí)差異、網(wǎng)絡(luò)背景流量差異、低優(yōu)先級(jí)報(bào)文zui大長(zhǎng)度、網(wǎng)絡(luò)其它報(bào)文占比和網(wǎng)絡(luò)帶寬等因素,為保護(hù)確定相關(guān)的緩沖區(qū)及規(guī)劃設(shè)計(jì)相關(guān)的通信方案提供了依據(jù)。差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)數(shù)據(jù)的不平衡誤差,是影響差動(dòng)保護(hù)可靠性的重要因素。

論文分析了多數(shù)字源環(huán)境下的差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)信號(hào)的差異性,建立了不同數(shù)字源及信號(hào)處理的等效濾波器模型,針對(duì)同步誤差、互感器傳變誤差、數(shù)據(jù)采集處理差異和采樣值傳輸?shù)惹闆r下對(duì)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作性能及相量算法計(jì)算的幅值相位影響做了定量分析,采用基于相位-幅值平面的保護(hù)算法耐幅值相位誤差的分析方法,針對(duì)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)zui常使用的比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)和標(biāo)積制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)的耐誤差性能進(jìn)行了分析。從差動(dòng)保護(hù)算法角度提高差動(dòng)保護(hù)在誤差情況下的可靠性,論文提出了基于暫態(tài)擬合制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)算法,算法擬合了互感器飽和時(shí)的誤差特性,根據(jù)CT飽和時(shí)差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流隨時(shí)間變化的特征和保護(hù)工作點(diǎn)隨時(shí)間變化的特征,使得制動(dòng)曲線斜率隨時(shí)間的變化規(guī)律擬合了互感器飽和的暫態(tài)過(guò)程,實(shí)現(xiàn)了保護(hù)算法的抗CT飽和誤差。

另外,論文從差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)電流的相似度入手,采用了改進(jìn)的zui長(zhǎng)公共子串算法計(jì)算差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)電流的相似度,根據(jù)相似度特征的變化,判斷兩側(cè)電流之間的關(guān)系,改進(jìn)了差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)特性,在抗CT飽和引起的幅值相位誤差的同時(shí),對(duì)于單獨(dú)的相位偏移式飽和以及同步誤差引起的相位差,也有可靠的制動(dòng)效果。從差動(dòng)保護(hù)算法與采樣數(shù)據(jù)接口的角度,論文提出了基于插值和時(shí)標(biāo)變換的重采樣算法,通過(guò)該算法在實(shí)現(xiàn)采樣統(tǒng)一的同時(shí),能夠兼顧采樣值傳輸超時(shí)和頻率偏移情況下的非整周期采樣問(wèn)題,通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)了采樣數(shù)據(jù)與保護(hù)算法的無(wú)縫連接。針對(duì)互感器傳變環(huán)節(jié)及數(shù)據(jù)處理造成的差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)信號(hào)的差異,論文提出了等效濾波器的概念,將差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的傳變和處理環(huán)節(jié)分別等效成濾波器,根據(jù)等效濾波器的頻譜特性采用zui小二乘算法設(shè)計(jì)相應(yīng)的后續(xù)補(bǔ)償濾波器進(jìn)行補(bǔ)償,通過(guò)兩側(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)統(tǒng)一的處理,減小了幅值相位誤差。