基于现代数字化变电站的光纤纵差保护性能研究

置对点的间隔Nd，Nd=round(fS△t)

式中：round函数是将实数取整，余数四舍五入。

当△t为正时，将本侧的采样值后移Nd点与对侧同步;当△t为负时，将本侧的采样值前移Nd点与对侧同步。

采用此种同步方式，两侧同步后理论上存在的最大相位差δ=ω/(2fS)，其中，ω为系统角频率。

2、相位差分析

数字化变电站的光纤差动保护采用时钟信号同步后，两侧装置的同步时差td可表示为：

td=δ+ts

式中：δ为基于乒乓原理的时钟同步后两侧角差。

由于电子式互感器的数据采集频率fs比较高，采用时钟信号同步后的线路差动保护的同步角差与fs相关，成反比关系。以每周期40点(fS=2000Hz)采样为例，同步后的角差6≤4.5°。

ts为两侧Mu的采样相对于各自全站统一时钟源的时间差。目前，Mu的运算速度快，两侧不一致的时间差小，一般在10μs以下。

采样报文从Mu经过网络交换机传输到保护装置，这个时间在同步报文中考虑，不影响同步后的时差。

综合分析，从一次电气量到保护计算整个环节，基于乒乓原理的时钟信号同步后对点造成的角差δ为两侧差动保护不完全同步的主要因素，tS的影响小。传统的电磁型保护用电流互感器，由于励磁电流的存在，导致二次电流相对于一次电流有角差。继电保护"四统一"规定，线路两侧电流互感器传变的角差误差最大考虑7°。基于罗氏线圈原理的电子式电流互感器，由于没有铁芯，没有励磁电流，理论上二次电流传变没有角差，也不存在饱和。因此，数字化变电站线路两侧电流互感器传变无角差，基于同步形成的时差td对差动保护影响小，可以不用考虑其对差动的影响。

(二)线路纵差保护的性能

数字化变电站的线路差动保护相对于传统的光纤差动保护而言具有很多优点，限于篇幅，对其中的理论分析和实验结果不一一例举。

1、应用电子式互感器的线路差动保护因无饱和，区外故障时，穿越性电流引起的不平衡电流小(需考虑同步后的角差6引起的不平衡电流)，不会出现区外故障误动，提高了差动保护的可靠性。

2、应用电子式互感器的线路差动保护整定的差流门槛低，制动系数取值小，提高了差动保护的灵敏度。

3、电子式互感器不饱和，线性度好。除采用传统的相量差动外，应用采样值差动，相关差动可提高差动保护的动作速度。

(三)开入开出处理

数字化变电站的光纤纵差保护，开入量来源分为3类，包括：

1、投退型压板开入，包括差动保护投退、距离保护投退以及闭锁重合闸等。此类开入直接从保护屏柜获得，采用开入量采集获得。

2、开关的运行状态，包括分相的TWJ(跳位机)、断路器合闸压力低等。此类开入量信息由智能操作箱(或智能断路器)采集。光纤纵差保护通过过程层间隔局域网与智能操作箱/断路器通信，通信协议为IEC61850-8-1标准的GOOSE协议，获得断路器的运行状态。

3、屏柜间的闭锁信号，包括远传和远跳信息。母差保护动作，启动操作箱的TJR(不启动重合闸的三相跳闸)，TJR去启动远跳。数字化变电站中，母差的动作信号可通过智能操作箱发给线路保护，也可由母差保护直接传给线路保护，这2种方式理论上均可实现。

(四)与其他设备配合

与光纤纵差保护配合的其他设各包括智能操作箱、母差保护以及稳定控制装置等。光纤纵差保护通过过程层间隔局域网与智能操作箱/断路器通信，通信协议为IEC61850-8-1标准的GOOSE协议。智能操作箱/断路器采集和多播上述重要的保护信号。光纤纵差保护将跳闸命令多播至相关智能操作箱/断路器，并将闭锁命令多播至其他相关保护。