动作时间( 二 )

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图3 计算机控制的继电器试验装置原理图智慧型变电站保护动作时间延时特性研究继电保护的速动性对于减小设备在故障状态下的运行时间、降低设备的损坏程度、提高电力系统并列运行的稳定性具有重要意义。随着自动控制技术、网路通信等技术的不断发展，满足信息高度共享、设备之间具有互操作性、可扩展性强的智慧型变电站逐渐取代了传统变电站，成为变电站发展的方向。智慧型变电站的全数位化保护很大程度上沿用了传统继电保护的原理和微机保护的实现技术，但是由于智慧型站将原有的採样、出口跳闸功能部分拆分出来，在合併单元、智慧型终端中分别实现，且各装置之间通过标準通信协定进行信息的互动，增加了报文接收、数据处理、报文输出等环节，造成智慧型站较常规站的保护动作时间延长，影响了保护的速动性。为此，研究分析了智慧型变电站中保护动作延时环节的构成，通过与常规站保护装置动作的延时差别的对比，给出了智慧型变电站保护动作时间延长的主要原因及改进措施，并试验验证了智慧型站和常规站的保护动作时间，提出了降低智慧型站保护动作时间的有效建议。智慧型站与常规站保护动作延时对比在常规变电站中，电流、电压模拟量通过电缆方式接入保护、测控、计量等二次装置，由于电信号在电缆中的传播速度接近光速，且系统的採样和跳闸集成在保护装置内部，因此由採样环节造成的延时基本可以忽略，保护装置採集到互感器的输出信息后，经过逻辑判断，由出口继电器输出跳闸命令，经操作箱到断路器执行跳闸动作，如图4(a)所示。而在智慧型变电站中，合併单元採集互感器一次输入的模拟量，并生成SV报文给保护装置；保护装置进行逻辑判断，传送GOOSE报文到智慧型终端，智慧型终端接收到GOOSE报文后控制断路器动作跳闸，如图4(b)所示。

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图4 常规站与智慧型站的保护流程对比图保护的动作时间，是指从系统故障发生到保护动作信号发出跳闸命令的时间。从图4中可以看出，常规保护的主要动作时间包括保护装置中模拟量滤波A/D转换时间(耗时很短，基本可以忽略不计)、保护逻辑判断时间及出口继电器动作时间；而由于合併单元和智慧型终端的引入，智慧型站的保护动作时间包括合併单元採样时间、合併单元到保护装置的传输时间、保护装置动作时间、保护到智慧型终端的传输时间和智慧型终端的动作时间。其中，合併单元到保护装置的传输时间、保护到智慧型终端的传输时间可以忽略不计。因此，相比于常规站，智慧型站的保护延时增加了合併单元的採样延时及智慧型终端的动作时间，进而造成保护整组动作时间增长，影响了保护的速动性。智慧型站保护动作时间较常规站延长的问题，在智慧型变电站建设的初期，伴随着合併单元和智慧型终端的套用就已出现。由于早期智慧型站对合併单元、智慧型终端的规範化程度不高，不同厂家的设备所造成的延时也不同，部分设备的延时较长，不能满足保护速动性的要求。随着智慧型变电站标準规範的不断完善，对合併单元、智慧型终端的延时特性已经有了统一的规範和要求。为了进一步缩短智慧型站整组保护动作时间，提高保护的速动性，有必要对合併单元、智慧型终端的延时机理进行分析，并採取合理的措施降低两环节引起的保护延时。智慧型终端延时特性分析智慧型终端的动作时间为智慧型终端收到GOOSE跳闸命令时刻至智慧型终端出口动作的时间。其内部集成了操作箱功能，当接收到间隔层保护测控装置的GOOSE下行控制命令后，通过报文解析实现对一次设备的实时控制。在相同的一、二次设备条件下，与传统变电站中保护节点直接跳闸、其延时构成主要为出口继电器的动作时间相比，智慧型变电站中採用GOOSE报文经网路发信给智慧型操作箱的方式增加了中间环节，导致总保护动作时间有所延长。GOOSE报文的接收和传送都要通过DM9000AE乙太网控制器进行完成，其接收流程图如图5所示。从图5可以看出，开始接收GOOSE报文时，DM9000首先清除接收中断标誌位，并读取帧接收的标誌位，若为“00”则捨弃该帧并中断返回；当帧标誌位正确时，则读取帧的长度等状态信息，弱错误则中断返回，若无错误则保存数据，记录GOOSE报文的接收时间并存入SOE，然后调用报文解析函式对报文进行解析，最后进入中断返回。GOOSE报文的传送和接收延时与通信装置的处理能力有关，在智慧型终端接收保护装置的报文时，应防止GOOSE报文量过大引起的网口溢出而丢失报文或延长时间过长。保护GOOSE跳闸网路延时的主要组成包括以下环节。