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对数字化变电站低压母线保护IEC61850通信分析 　　摘要：通用的变电站自动化标准IEC61850正被广泛的理解和推广，电子式电压电流互感器以及智能开关技术正逐步成熟并进入应用阶段，数字化变电站示范站的建设正如火如荼地开展。本文结合工作实践分析IEC61850的显著特点，阐述了IEC61850网络通信机制，通过网络传输装置间快速配合的信号传递，提高了简易母线保护的可靠性，并解决原来控制保护系统存在的保护死区、开关失灵及二次线路复杂的问题。 　　 关键词：智能电网；IEC61850；低压母线；网络通信； 　　 当前，数字化变电站改造中的母线保护是一个热门研究方向，但专门针对低电压等级的母线保护研究则鲜有文献发表。传统的简易母线保护一般是经延时动作，实时性不高，当馈线、母线同时或相继发生故障时，通常要靠主变后备保护来切除，给系统安全带来巨大的危害。IEC61850与传统规约的区别与传统规??相比，IEC61850规约具有以下显著特点。 　　 (1)采用抽象分层的结构体系IEC61850标准将整个变电站进行抽象化并分为3层：1)变电站层；2)间隔层；3)过程层。同时共定义了10种逻辑接口用来完成层与层之间的信息交换。 　　 (2)面向对象新型建模技术IEC61850共规定了13个逻辑节点类，按照不同功能分类定义了约90种逻辑节点及500多种数据类用以进行电力数据传输，是一种面向未来的开放性标准。 　　 (3)抽象服务接口ACSI及特殊通信映射SCSM IEC61850所设计的抽象网络接口独立于具体的网络应用协议，与底层的通信栈无关，当新型的网络技术应用于通信系统时，只需要改变SCSM即可。 　　 (4)变电站配置语言SCL为增强不同厂家IED的互操作性，IEC61850-6部分规定了描述与通信有关的IED配置和参数、通信系统配置、开关间隔(功能)结构及它们之间关系的文件格式。SCL语言的运用使变电站内部智能设备之间的互操作性得到了极大的增强，不同厂家的设备可按统一的标准进行通信。 　　 2 IEC61850网络通信机制 　　 IEC61850直接基于以太网链路层进行传输，具有ms级的实时性。采用IEC61850实现装置间的信号连接，可以代替间隔层装置之间的电缆连接，使依赖于装置间信号配合的功能的实现变得可行，并易于维护。IEC61850在信号没有变位时，会以5 s左右的间隔发送心跳报文从而可以实现链路的状态检修，相对于传统电缆连线松动无法检测而言具有很大的优越性。IEC61850网络覆盖全站范围的间隔层装置和过程层智能终端装置(可选)，完成110 kV/10 kV电压等级间隔层智能装置之间的快速通信功能。在数字化变电站改造中可将IEC61850网络与MMS网络合―且采用双网结构。110kV变电站需要传输的IEC61850数据量比较小，且IEC61850支持高优先级传输，具有两种网络合一的条件；IEC61850网络与MMS网络合一简化了变电站自动化系统的网络结构；当两者合一时，只需改用新的同时支持MMS和IEC61850的控制保护装置，保护的配置和网络的结构等方面与现有的控制保护系统具有最大的一致性。现以一母二母保护配置和故障情况进行说明(参见图1)。 　　 　　 图1母线保护逻辑图 　　 通常在10 kV电压等级系统中不配置母线保护功能，当发生10 kV母线故障时通常要通过变压器低压侧后备的第3段或第4段(一般10 kV馈线无第4段保护功能)过流保护才能动作，动作延时非常长，往往会对一次设备造成一定损害，某110 kV数字变电站在进行改造时增加了10 kV简易母线保护，变电站内采用IEC61850通信机制取代传统的保护之间的联锁信号，其基本原理是：使用变压器低压侧的开关电流实现过流保护，并通过母线的出线和分段(母联)的保护启动信号对其进行闭锁，母线区外故障时，相关保护能够发出闭锁信号闭锁简易母差，母线区内故障时，相关保护不发闭锁信号，简易母差保护可以快速动作切除变压器低压侧开关(前提是低压侧母线除变压器外无电源输入，低压侧如果有小电源可采用折中方案，先跳开低压侧小电源)。由于简易母差保护需要多个装置之间的传递启动闭锁信号，使得传统方式下各个出线保护和分段保护与简易母差保护之间存在较多硬开入连线，导致了二次回路比较复杂，容易出错，可靠性也不高。IEC61850的好处在于一旦物理连接确立，只要通道的带宽足够，可以任意增加连接，可扩展性很强，同时采用IEC61850通信，完全回避了以往常规接点误碰的问题，且在IEC61850断链的情况下可以发出报警信号。可以在110 kV变电站改造过程中，增加IEC61850通信机制区外传统的硬接点连接，这样可以较大地提高简易母差的可靠性，同时也可以很好地解决变压器低压侧过负荷