基于IEC 61850的智能变电站站域保护研究

作     者：廖先泽 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：庄圣贤

授予年度：2015年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：IEC 61850 智能变电站 站域保护 通信模型 PSCAD仿真 可靠性 成功流法 

摘      要：智能电网的建设是当今电力领域变革的重要方向,是未来电力系统发展的主要趋势。作为电网系统的重要组成部分,变电站的数字化和智能化一直是国内外研究的热点,随着计算机技术、网络通信技术、微电子技术等一系列新兴技术的进步,特别是变电站自动化领域最为完善的通信标准—IEC 61850的颁布和实施,变电站数字化和智能化的发展开启了新的时代。智能变电站实现了全站信息的共享,其运行需要更加先进的继电保护系统作为保障,基于信息共享的站域后备保护是未来智能变电站建设的方向之一,也是本文研究的重点。本文主要研究工作如下：研究了新一代的变电站网络通信体系—IEC 61850。作为变电站自动化系统唯一国际标准,IEC 61850将变电站通信体系分为过程层、间隔层和站控层。基于此标准,设计了智能变电站站域保护系统结构图,并给出了系统主要功能元件。研究了智能变电站站域保护系统通信方案,分别对本变电站内数据通信和站间数据通信两方面展开了研究,分析了采样值传输方案和层次间数据通信模式。按照IEC 61850标准中层层分解的建模方法,建立了站域保护系统通信的抽象模型。基于逻辑节点PDIF,遵循IEC61850-7-4规约标准,扩展了新的站域保护逻辑节点PSIF及其数据。分析了传统变电站继电保护配置方案的不足,研究了采用“直采直跳双重化的主保护加“网采网跳统一的站域后备保护配置方案,该方案具有很强的选择性、速动性和可靠性。以220KV变电站为例,搭建了智能变电站站域保护的配置方案图。深入研究了基于电流差动原理的站域保护,阐述了差动区的划分方法和故障定位策略。在PSCAD环境下搭建了基于电流差动原理的站域保护仿真模型,通过仿真分析,验证了理论分析的正确性。本文引入成功流(goal oriented, GO)法并借助数学软件Matlab,对基于智能变电站站域保护系统的可靠性进行了深入研究。基于元件可靠性参数,通过建立智能变电站站域保护系统中典型的变压器保护GO模型,运用共有信号概率修正算法对变压器保护可靠性进行精确计算,计算结果验证了系统的可靠性。最后基于可靠性精确表达式,运用单一变量法作出所有元件的灵敏度分析曲线,确定了元件重要性排序,对优化系统元件配置和指导系统维护及故障检修具有重要的作用。