周宏宇 徐健

摘要：現(xiàn)代智能變電站運(yùn)行過(guò)程中，為了確保系統(tǒng)安全性能，繼電保護(hù)跳閘現(xiàn)象會(huì)常常發(fā)生，通過(guò)研究論證發(fā)現(xiàn)，繼電保護(hù)跳閘方式含有兩類，一類為保護(hù)網(wǎng)跳閘，一類為保護(hù)對(duì)點(diǎn)跳閘。對(duì)點(diǎn)跳閘方式在信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，不使用網(wǎng)絡(luò)方式，因此較為可靠，但在熔點(diǎn)、光口上相對(duì)較多。保護(hù)網(wǎng)跳閘則要通過(guò)交換機(jī)的信號(hào)傳輸，但在光纖敷設(shè)量及光纖熔點(diǎn)上相對(duì)較少。對(duì)于使用何種方式進(jìn)行變電站保護(hù)，現(xiàn)階段還存在一定爭(zhēng)議，本文系統(tǒng)地進(jìn)行兩種智能變電站的機(jī)電保護(hù)跳閘方式對(duì)比，闡述兩類保護(hù)跳閘方式在各方面的性能表現(xiàn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行科學(xué)研究，以期為變電站繼電保護(hù)跳閘方式選擇提供借鑒。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù)跳閘;實(shí)現(xiàn)方式

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力行業(yè)也朝著信息化、智能化的方向發(fā)展。智能變電站是指使用環(huán)保、先進(jìn)的集成智能設(shè)備，且站內(nèi)達(dá)成信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息數(shù)字化，能夠自動(dòng)完成信息的檢測(cè)、計(jì)量及保護(hù)、控制、采集等功能，同時(shí)電網(wǎng)能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行協(xié)同互動(dòng)、在線決策分析、智能調(diào)節(jié)和自動(dòng)化控制的變電站。繼電保護(hù)裝置在智能變電站中是一個(gè)重要的組成部分，在實(shí)現(xiàn)變電站保護(hù)效果的過(guò)程中，繼電保護(hù)跳閘是主要的方式，但是對(duì)于在實(shí)際工作中選擇運(yùn)用什么樣的實(shí)現(xiàn)方式還有待研究，相關(guān)工作人員需要從實(shí)際情況出發(fā)，考慮到跳閘方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，從而科學(xué)的選擇運(yùn)用，從而確保實(shí)現(xiàn)良好的保護(hù)效果。

1 智能變電站繼電保護(hù)網(wǎng)跳閘可靠性

智能變電站保護(hù)跳閘可靠性的影響因素，主要是交換機(jī)丟包，而造成交換機(jī)丟包因素則主要有 3 類，即電磁干擾問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴問(wèn)題、交換機(jī)處理能力沒(méi)有達(dá)成要求?，F(xiàn)代智能變電站的交換機(jī)均得到全球范圍內(nèi)的電力行業(yè)產(chǎn)品咨詢及認(rèn)證、測(cè)試群為機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，并按照國(guó)際電工委員會(huì)的要求及標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)了電磁輻射、抗電磁干擾、靜態(tài)振動(dòng)等測(cè)試，能夠使繼電保護(hù)器在惡劣的環(huán)境下也能夠保證不受電磁干擾的影響。網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的發(fā)生主要有跳閘保護(hù)系統(tǒng)中的某個(gè)部分出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致交換機(jī)無(wú)法進(jìn)行正常防護(hù)，出現(xiàn)跳閘報(bào)文多發(fā)的問(wèn)題，但在此情況下，對(duì)點(diǎn)跳閘也無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn);非法設(shè)備連接到信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，并發(fā)送未知單播地址報(bào)文，此問(wèn)題能夠通過(guò)未知單播地址抑制功能，對(duì)其進(jìn)行預(yù)防，一定程度上解決該問(wèn)題;信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生大量異常的廣播問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴問(wèn)題出現(xiàn)，交換機(jī)中進(jìn)行端口速率限制的設(shè)置，能夠使得此類問(wèn)題得到預(yù)防?，F(xiàn)階段，交換機(jī)使用的是轉(zhuǎn)發(fā)及存儲(chǔ)機(jī)制，同時(shí)選擇雙工的方式進(jìn)行連接，所以數(shù)據(jù)流量增加的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)發(fā)生的概率也不會(huì)增加[1]。

2 智能變電站繼電保護(hù)網(wǎng)跳閘延時(shí)分析

2.1保護(hù)網(wǎng)跳閘延時(shí)分析

保護(hù)網(wǎng)跳閘延時(shí)發(fā)生，主要有兩個(gè)決定因素，報(bào)文發(fā)送及網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)。報(bào)文發(fā)送延時(shí)主要為裝置通信處理器報(bào)文處理延時(shí)。在通過(guò)智能變電站使用工程動(dòng)模的方式進(jìn)行測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，裝置各個(gè)端口處理延時(shí)為 25 μs，即第一個(gè)端口處理延時(shí)達(dá)到 25 μs，第二個(gè)則為 50 μs，以此進(jìn)行類推。網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)問(wèn)題多是因?yàn)槎嗵幯訒r(shí)構(gòu)成，主要包含如下因素，交換機(jī)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)出現(xiàn)延時(shí)的情況?，F(xiàn)階段，智能變電站所使用交換機(jī)都是轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)原理，進(jìn)行單臺(tái)交換機(jī)延時(shí)的計(jì)算時(shí)，可以直接用幀長(zhǎng)比于傳輸速度得到計(jì)算結(jié)果，假若使用光口為 100 Mb/s，最大幀長(zhǎng)為 1522b，同行部幀頭 8 b，交換及轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)的延時(shí)則為 122 μs;如果是千兆端口存儲(chǔ)，則轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)則為 12 s。交換機(jī)的交換出現(xiàn)延遲，交換延遲為固定的值，主要受到交換機(jī)優(yōu)先功能、芯片處理等功能速度影響，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的延遲一般為 10 μs 以下。光纜傳輸發(fā)生延遲，主要由光纜長(zhǎng)度影響，以光纜長(zhǎng)度比與光纜光速，光纜光速即是光速的 2/3，就能得到延時(shí)值[2]。例如，1 km 的光纜，傳輸?shù)难訒r(shí)大約在5 μs。交換機(jī)幀排隊(duì)發(fā)生延時(shí)，幀沖突主要在廣播以太網(wǎng)中出現(xiàn)，以太網(wǎng)交換機(jī)和隊(duì)列結(jié)合，進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，能夠使得共享性以太網(wǎng)幀沖突問(wèn)題得到解決，幀排隊(duì)延時(shí)問(wèn)題則可以通過(guò)幀優(yōu)先級(jí)設(shè)置解決。網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)問(wèn)題，主要是交換機(jī)線路傳輸延時(shí)、交換機(jī)延時(shí)、發(fā)送延遲、幀排隊(duì)延遲之和。通過(guò)對(duì)多類網(wǎng)絡(luò)傳輸方式進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn) GOOSE 的跳閘報(bào)文形成仍然能夠達(dá)成相關(guān)要求及標(biāo)準(zhǔn)[3]。

2.2與對(duì)點(diǎn)跳閘延時(shí)比較

保護(hù)網(wǎng)跳閘方式雖然增設(shè)了交換機(jī)，但通過(guò)實(shí)際論證顯示，保護(hù)網(wǎng)跳閘延時(shí)是優(yōu)于對(duì)點(diǎn)跳閘的。在多光口數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，數(shù)據(jù)是共同由一個(gè)CPU進(jìn)行處理分析，可以按照一定順序?qū)γ總€(gè)端口進(jìn)行處理，這樣就會(huì)造成光口報(bào)文處理的延時(shí)問(wèn)題。在保護(hù)網(wǎng)跳閘的過(guò)程中，由于是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)現(xiàn)的，無(wú)需進(jìn)行接口設(shè)置，組網(wǎng)端口都是處于第一優(yōu)先位置的，這樣的跳閘保護(hù)速度就會(huì)更快。但對(duì)于對(duì)點(diǎn)跳閘來(lái)說(shuō)，各個(gè)光口因?yàn)?CPU 需要按順序進(jìn)行處理，所以排列在尾段的光口延時(shí)相對(duì)更長(zhǎng)。交換機(jī)延時(shí)相對(duì)較短，進(jìn)行反應(yīng)僅需要數(shù)十微秒的時(shí)間，因此保護(hù)網(wǎng)跳閘延時(shí)發(fā)生較之對(duì)點(diǎn)跳閘延時(shí)更為短;因?yàn)閿?shù)據(jù)端口增加，裝置的內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)處理的時(shí)間上，較之單一端口的處理時(shí)間更長(zhǎng)，所以保護(hù)網(wǎng)跳閘延時(shí)更短;通過(guò)多個(gè)廠商設(shè)備的研究發(fā)現(xiàn)，光口報(bào)文發(fā)出的時(shí)間差異均在 25 μs 左右，如果將相同的報(bào)文發(fā)送到 17 個(gè)光口，那么最先將報(bào)文發(fā)出的時(shí)間和最后發(fā)出報(bào)文時(shí)間，差值則為 400 μs左右[4]。

結(jié)語(yǔ)

在智能變電站的跳閘繼電保護(hù)中，對(duì)點(diǎn)跳閘及保護(hù)網(wǎng)跳閘這兩種跳閘方式各有特點(diǎn)，在應(yīng)用的過(guò)程中也各具優(yōu)勢(shì)。總體來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析明確，以網(wǎng)絡(luò)傳輸方式信息傳輸為基礎(chǔ)的保護(hù)網(wǎng)跳閘方式優(yōu)于以光纖直接進(jìn)行信息傳輸?shù)膶?duì)點(diǎn)跳閘，同時(shí)在設(shè)備可靠性及設(shè)備制造、維護(hù)成本上，保護(hù)網(wǎng)跳閘均優(yōu)于對(duì)點(diǎn)跳閘，智能變電站工作人員要做好這方面的深入研究。

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