基于IEC61850标准的分布式母差保护的研究

摘要

母线保护是电力系统中主要保护之一。母线的安全可靠运行直接影响发电厂和变电站工作的可靠性。与传统的集中式母线保护相比，分布式母线保护符合综合自动化变电站分层分布式布置的结构特点，具有便于就地布置、节省二次电缆等许多优点，最重要的是，各保护装置独立进行保护计算和跳闸，将误动的损失降到最低，大大提高了母线运行的可靠性。分布式母线保护的设计包括两方面内容：单个保护装置的设计和保护装置之间通讯方式的设计。 IEC61850标准是未来的变电站自动化通信系统体系结构国际标准，反映了变电站自动化通信的发展方向和趋势，开发适用于IEC61850标准的继电保护智能电子设备（IED）已经成为数字化变电站实现中十分重要的环节。 论文首先运用RTDS和MATLAB对双母线故障进行仿真，确定使用复式比率差动判据作为分布式母线保护的差动判据；然后，对母线保护中的差动保护、断路器失灵保护、母联充电保护等功能按照IEC61850标准进行了信息的分层建模，将功能映射到各个逻辑节点并建立逻辑节点中的数据对象及其属性，按照装置的模拟量输入、开关量输入输出、保护计算三个模块进行了逻辑设备（LD）的建模，构建了母线保护装置完整的数据模型并用UML中的顺序图，描述了母差保护的动态过程；编写装置保护算法部分的软件，并在PC机上验证了算法的正确性；最后，按照IEC61850标准对采样值和跳闸报文传输的性能要求，设计了基于过程总线的分布式母线保护装置和过程层设备之间的通讯方案，并运用OPNET仿真软件进行验证，说明100M以太网用于过程总线通讯的可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题的背景和意义

1.2国内外发展现状

1.3本文的主要研究工作

2分布式母线差动保护原理的研究

2.1母线差动保护基本原理

2.1.1电流差动保护原理

2.1.2母线差动保护原理

2.1.3差动保护元件基本判据

2.1.4母线保护差动判据的仿真验证

2.2分布式母线保护

2.2.1分布式母线保护的原理

2.2.2现有分布式母线保护的结构

2.2.3分布式母线保护的方案设计

2.3本章小结

3基于IEC61850的分布式母差保护的装置建模

3.1 IEC61850标准分析

3.1.1变电站自动化系统的分层分布通信体系

3.1.2抽象通信服务接口和特殊通信服务映射

3.1.3面向对象的数据建模

3.2分布式母差保护装置的建模

3.2.1功能定义

3.2.2功能分解为逻辑节点

3.2.3保护装置IED建模

3.2.4逻辑节点数据建模

3.2.5母差保护动态模型的UML描述

3.3本章小结

4母差保护装置的软件实现

4.1母线差动保护元件的自适应判据

4.2母线差动保护流程设计

4.3保护装置的PC机模拟实验

4.3.1 PC机模拟保护装置实验平台

4.3.2实验过程和结果

4.4本章小结

5分布式母差保护中通讯问题的研究

5.1基于过程总线的采样值传输

5.2分布式母差保护通讯方案设计

5.2.1以太网在数字化变电站中的应用

5.2.2分布式母差保护通讯方案

5.3网络仿真与分析

5.3.1 OPNET简介

5.3.2网络仿真模型的构建

5.3.3仿真结果分析

5.4本章小结

6结论

致 谢

参考文献

附 录:攻读学位期间发表的论文