就地化分布式母线保护技术应用分析

摘要：智能变电站中合并单元及智能操作箱的使用，带来了额外的传输延时环节，使得继电保护故障切除时间加长。新型就地化保护装置就地安装，就地采样、就地跳闸，解决了智能变电站的延时问题。就地化母线保护装置由若干个子机搭

积木而成，不设主机。本文从采样同步复杂、后台通讯信息量大、子机间需要进

行定值和压板一致性校验、环网通信对保护的影响以及就地化安装防护问题等角

度出发，对新型就地化母线保护装置技术应用进行阐述，提出要求和解决方案。

文章最后进行总结，通过试运行指出就地化分布式母线保护实施的可行性。

关键词：就地化；母线保护；分布式；子机；环网

0 引言

从电子式互感器[1]的应用，到IEC 61850的普及，以及后来传统电磁式互感

器采样结合合并单元采样数据处理发送，经过若干年的发展，目前智能变电站技

术已相当成熟。但合并单元的采样传输延时环节以及智能操作箱的跳闸命令传输

延时环节，使系统故障跳闸时间滞后传统变电站10ms左右，不满足继电保护“速

动性”要求。达到IP65防护等级的新型就地化保护装置开关场就地安装，就地采样、就地跳闸，减少采样传输延时环节和跳闸命令传输延时环节，极大的缩短了

系统故障切除时间，满足继电保护“可靠性”和“速动性”要求。

目前针对分布式母线保护装置已有很多研究[2-9]。新型就地化母线保护装置

采用积木式无主方案，由若干个子机组成，每个子机完成8个间隔模拟量和开关

量的采集，并负责对应间隔分相跳闸出口，母线保护采用分相跳闸出口直接对应

一次机构的分相跳闸回路，某种程度上缩短了跳闸延时，减少故障切除时间。不

同子机之间采用专用千兆环网交互电压电流和开关量信息，各子机构成完整的保

护算法，独立运算，独立出口。新型就地化母线保护装置因为积木式的无主设计

理念，也带来一些新的问题需要引起重视和解决。

1 采样同步

为加强继电保护可靠性，智能变电站要求继电保护不能依赖于外部同步时钟。该要求对就地化跨间隔母线保护同等适用。专用千兆环网是就地化分布式保护采

样同步的核心。首先对环网报文的延时做了要求，如当环网中的元件保护子机不

多于16个时，报文在环网内的延时时间不大于1ms。其次，为了实现采样同步，需要引入报文延时修正域（FTCF）的概念，对传输延时进行修正。由报文本身携

带其延时时间。利用延时修正域传输报文延时，每经过一个节点修正一次，直到

所有节点传输结束，再利用该延时进行修正处理。报文从节点到节点，其延时计

算公式所下所示：

（1-1）

当外同步时钟消失时，各子机将把其余子机的采样数据通过插值同步同步到

自身的采样时间节拍上来，因各子机采样时间节拍不同步，可能会造成子机间保

护行为的差异性，但不应该是拒动或者误动。采样点相关保护算法造成的差异不

应该造成保护行为的差错，各子机间保护动作时间的差异性需要保证在允许的范

围内。

2 后台通讯

就地化母线保护装置由多个无液晶子机组成。保护智能管理单元充当保护子

机的人机接口，按照电压等级双重化配置，与各子机挂于SV/GOOSE/MMS保护专