基于GPRS网络通信的故障状态差动保护的研究与实现

• 作 者: 李辉
• 机 构: 国网电力科学研究院
• 出 处: 国电自动化研究院 国网电力科学研究院
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 配电网自动化 GPRS网络通信 点对点通信 故障状态差动保护 保护动作集APN

在配电网自动化系统中，故障的快速定位和隔离是最重要的组成部分之一。然而，由于配电网中通常线路距离较短，一般不超过3～5km，当联级开关较多时，保护的配合问题成了一个难题。显然，用传统的过流、距离等保护方式来做保护配合是非常困难的。而如果线路上的任何一点故障，都让变电站出口断路器去跳闸，势必会造成不必要的大范围停电。
增加了通信能力之后，配电网自动化出现了数字式逻辑保护方式。其主要处理模式是集中仲裁式的，即在一个局部的环网中设立一个保护子站收集各个FTU的开关故障信息，集中分析判断，之后下发命令至相应的FTU，允许离故障点最近的开关速断跳闸，快速隔离故障。集中仲裁式的数字式逻辑保护速度快，准确性高，但集中式的故障处理模式始终存在对保护子站的依赖性，给系统的安全留下一定的风险。
本文提出了一个新的适合配电网的保护配合方案，称为故障状态差动保护。该保护利用点对点通信网络，通过分布式的通信仲裁，使每个馈线开关能够收集并综合利用本身的故障状态及线路中相邻开关的信息，进行分析判断，实现开关高速，有选择的动作。既克服对保护子站的依赖性，又确保线路的任何地方发生故障时，开关都能正确动作，其目的是达到快速、准确隔离。故障状态差动保护将是一个全新的保护理念，使配网自动化系统的保护配合经过由分布到集中，由集中再到分布的历程，利用现代的通信方式和简单可靠的判据，使整个网络在互动中更高效地完成配合。
故障状态差动保护的关键之一是选择恰当的点对点通信方式。本文通过对GPRS通信网络的研究了提出了基于GPRS通信网络点对点通信方案的组网方式，并对它的可行性行了测试和分析。结合配电网的实际情况，建立了基于GPRS通信方式的故障状态差动保护的馈电线路保护方案。
作者提出了故障状态差动保护的原理和逻辑算法，论证了算法的正确性，分别探讨了当配电网处于辐射状运行方式下和处于双电源并行供电方式下差动保护的实现方案，并且在原有的硬件平台上进行了故障状态差动保护控制装置的软件设计。