集成保护的数据处理及母线保护的研究
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摘要
集成保护是基于IEC61850标准,光纤以太网技术及数字化变电站技术等提出和发展起来的一种新型集中式保护。与传统的独立式保护相比,集成保护获取变电站各处信息,为新型保护算法和控制功能的发展提供广阔平台,可以弥补传统保护由于信息不够充裕造成的功能上的不足,从而提高保护与控制的整体性能。本文依托于集成保护平台,围绕平台信息的数据处理和母线保护功能展开研究。
论文立足于平台的整体架构,设计实现了集成保护数据处理系统,完成了基于IEC61850的数据信息获取,缓存空间结构设计,通信机制设计等工作。并且就集成保护平台由于网络传输可能产生的数据问题进行了深入研究和分析,设计实现了采样报文重新排序,网络丢包处理,坏数据处理等程序,从而优化数据处理系统的性能,完成了算法的正确性验证和数据处理系统的实时性测试。
论文以集成保护系统软件架构为起点,设计实现了母线保护功能线程及线程内各功能模块的配合运算逻辑,并基于硬件实时通信平台,完成了集成保护中母线保护功能在不同起始相位角的故障情况时的性能测试。
深入研究了现有母线保护算法面临的问题,对比几种现有母线保护原理的优势与不足,为解决电子式互感器电流削波问题,提出并验证了电子式互感器削波鉴别判据及插值法拟合处理方案,总结仿真实验结果给出了电流削波造成电流差动保护发生误动作的临界点表达式；为全面提升母线保护性能,充分利用集成保护信息冗余的优势及其强大的运算能力,提出了基于信息分权的母线保护综合算法,给出算法的构成原理和基于信息进行分权的运算过程,并在实时数据平台上完成了不同运行情况下母线保护综合算法与其它四种现有母线保护算法的对比验证；最后提出了对集中式保护配合逻辑的改进。
Integrated protection is a novel protection based on the IEC61850standard, fiber optic Ethernet technology and digital substation technology. Compared with the traditional independent protections, integrated protection can obtain all information of substation, and generated new algorithms and control function based on redundant information, make up the deficiency caused by lack of information, improve the performance of protection device. In this thesis, the data preprocessing problem and bus protection function are researched based on Integrated Protection platform.
Firstly, an integrated data processing system is designed and completed in this thesis, including the data acquisition, the cache space structure, communication mechanism etc. The possible data issues in network transmission process is analyzed, and sampling packet reordering, network loss, bad data processing procedures are designed. Then the test work to verify correctness and real-time is completed.
Secondly, a bus protection function thread is designed and implemented stand on the software architecture of integrated protection. After that the bus protection thread is tested under different fault initial phase angle.
Thirdly, in this research, several existing problems of bus protection algorithms are analyzed, the electronic transformer clipping criterion and the interpolation fitting scheme are proposed and validated. To enhance the property of the bus protection, make full use of the advantages of information redundancy and powerful computing ability, the integrated bus protection algorithm based on information decentralized is proposed and tested. Finally, the improved centralized protection coordination logic is given.
论文立足于平台的整体架构,设计实现了集成保护数据处理系统,完成了基于IEC61850的数据信息获取,缓存空间结构设计,通信机制设计等工作。并且就集成保护平台由于网络传输可能产生的数据问题进行了深入研究和分析,设计实现了采样报文重新排序,网络丢包处理,坏数据处理等程序,从而优化数据处理系统的性能,完成了算法的正确性验证和数据处理系统的实时性测试。
论文以集成保护系统软件架构为起点,设计实现了母线保护功能线程及线程内各功能模块的配合运算逻辑,并基于硬件实时通信平台,完成了集成保护中母线保护功能在不同起始相位角的故障情况时的性能测试。
深入研究了现有母线保护算法面临的问题,对比几种现有母线保护原理的优势与不足,为解决电子式互感器电流削波问题,提出并验证了电子式互感器削波鉴别判据及插值法拟合处理方案,总结仿真实验结果给出了电流削波造成电流差动保护发生误动作的临界点表达式；为全面提升母线保护性能,充分利用集成保护信息冗余的优势及其强大的运算能力,提出了基于信息分权的母线保护综合算法,给出算法的构成原理和基于信息进行分权的运算过程,并在实时数据平台上完成了不同运行情况下母线保护综合算法与其它四种现有母线保护算法的对比验证；最后提出了对集中式保护配合逻辑的改进。
Integrated protection is a novel protection based on the IEC61850standard, fiber optic Ethernet technology and digital substation technology. Compared with the traditional independent protections, integrated protection can obtain all information of substation, and generated new algorithms and control function based on redundant information, make up the deficiency caused by lack of information, improve the performance of protection device. In this thesis, the data preprocessing problem and bus protection function are researched based on Integrated Protection platform.
Firstly, an integrated data processing system is designed and completed in this thesis, including the data acquisition, the cache space structure, communication mechanism etc. The possible data issues in network transmission process is analyzed, and sampling packet reordering, network loss, bad data processing procedures are designed. Then the test work to verify correctness and real-time is completed.
Secondly, a bus protection function thread is designed and implemented stand on the software architecture of integrated protection. After that the bus protection thread is tested under different fault initial phase angle.
Thirdly, in this research, several existing problems of bus protection algorithms are analyzed, the electronic transformer clipping criterion and the interpolation fitting scheme are proposed and validated. To enhance the property of the bus protection, make full use of the advantages of information redundancy and powerful computing ability, the integrated bus protection algorithm based on information decentralized is proposed and tested. Finally, the improved centralized protection coordination logic is given.
引文
[1]和敬涵,电力系统集成保护技术研究[D].北京交通大学,2007
[2]汪觉恒,唐卫国.国内外各类母线保护技术特性分析.电气技术.
[3]索南加乐,邓旭阳,阿里木江,卡德尔,李瑞生.基于综阻抗的母线保护新原理[J].电力系统保护与控制,2010,38(18)：1-7.
[4]高翔.数字化变电站应用技术[M].2008.22-23.
[5]方志,赵忠原,邱毓昌等.用于混合式光电电流互感器的传输系统[J].电网技术,2003,27(4)：23-45.
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[7]IEC60044-8 Instrument Transformers:Part 8 Electronic current transformers.2002.
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