智能配电网保护系统的研究
王雷王晓晨潘丁李俊刚刘星魏勇
（1.濮阳供电局运维检修部河南濮阳457000;2.许继电气河南许昌461000)
步.在此基础上，系统中配置智能终端与集中式保护浆置，实现配电网的数据采集、蓝测和保护：就地保护与区碳集中式保护相配合，蜡小故障影 摘要：提出了一种新型配电网保护系统，其基于分组传送网（PTN）网络通信技术，实现配电信息网络化，采用IEEE1588技术实现区城配电信息网响范围，提高故障处理速度，对提高配电网的供电可靠性具有重要的意叉.
关键词：智能配电网智能终端IEC618501588PTN
中图分类号：TM764
文章编号：1007-9416(2013)05-0087-03
文献标识码：A
馈线自动化方式等，这些控制方式操作简单，经济实用，被广泛的采 目前国内配电自动化多采用重合器/分段器方式，基于通信的用，然面，对于重要负荷，这些控制方式不可避免的存在故障切除选 择性不高、故障跳闸可靠性不高、开关设备损耗大等缺点、故障处理时间长.
区域配点信息，依此来进行故障判别和快速差动保护，同时并将相 应系统信息上送主站，
动差动保护，实现故障的快速隔离，减少故障停电时间，缩小故障影 此种系统实现了区域配点信息网络化，基于此可以实现全线速响范围，提高故障处理速度，切实提高供电可靠性，对提高配电网的供电可靠性具有重要的意义.
运行等技术，对配电网的继电保护和控制提出了新的要求，传统的故障检测、保护、定位、隔离和供电恢复等算法失效，传统的镜线终端单元（FTU）已无法适应智能配电网的要求，因此，研究适用于智
同时，智能电网的特征带来的网络重构、分布式电源接人、微网能配电网的保护和控制技术和其有重要的意义".
2智能终端
配电自动化终端是用于配电网的各种远方监测、控制单元的总称，简称为配电终端.
变压器终端（TTU）开闭所终端DTU(DistributionTerminalUnit). 在配电系统中，根据监控对象不同分为馈线终端（FTU）配电有非常重要的作用.基本构成如图2所示.其包括中心监控单元、人 图2种显示为环网柜智能终端，其作为配电保护系统的基础构成，具机接口电路、操作控制回路，通信终端、电源等几部分.
1智能配电网自动化系统
策略.本文据弃了原有的把配电网每个运行对象割裂开来配置保护 目前很有必要设计一种适用于不断发展的配电网架的新型保护短短路故障造成的连锁停电时间，提高供电可靠性，采用分散采集、 集中处理的思想，分散在供电区段随开关设备配置的实时数据采集终端及设置在区域配网控制中心的集中式保护构成集中式网络化保护系统.本文提出了一种新型配电自动化保护系统，由集中式配 电网保护装置与配电终端构成配电网集中式保护系统，如图1所示，装置和配网主站.在此种配电集中式保护系统中，智能终端用于采 智能配电网系统主要由三部分组成，其包括智能终端，集中式保护集、监测和控制配电网的各种实时、准实时信息，同时具备就地保护和执行集中式保护命令的能力.集中式保护装置通过网络可以获取
模拟量输入与开关量输入信号的采集，运行参数的计算，控制量的 中心监控单元是配电终端的核心部分，它完成的主要功能有：输出，远程通信等，人机接口用于对配电终端进行简单的配置维护.智能配电终端配置一个PTN交换机通讯插件，该插件完成智能终端 之间的通信功能，实现MMS.SVGOOSE以及时钟同步报文的网络
图2配电终端的基本构成
图1智能配电网保护系统框架
图3PTN端到端的伪线
作者简介：王雷，45，默阳供电局运维检修部主任，高级工程师.
通路端到端安全传送，并能够在设备端口上提供平衡，本系统通过 PTN网络平台，可以为智能终端提供SV GOOSE IEEE1588 mms等业务通道，尤其是对上下行SV业务和下行GOOSE业务，PTN网络供不同的QOS服务等级，保证高优先级业务的高质安全传送，各种 可以提供端到端的伪线(PW)，实现不同业务的安全隔离，并能够提业务在网络传送过程中不会互相干扰.
传输.操作控制回路主要用于FTU，提供人工操作开关的按钮.电源回路为配电终端电路提供各种直流电源.
3配电通信网络与同步技术
目前在配电自动化系统中，通信网络建设薄弱，无法实现配电区域信息的获取，因此通信系统是实现集中式保护的前提.因此实 信息的实时获取，配电集中式保护的实现在一定程度上取决于配电时、可靠的数据通信成为系统的技术核心，
3.2网步技术
在集中式保护系统中，实现区域配电信息的时间同步尤为重要，由于PTN通信实现了系统的网络化，因此可以采用IEEE1588，IEEE1588V2是一种精确时间同步协议，其基本进想是通过设备软 硬件配合，利用网络的对称性和延时测量技术，记录同步时钟信息的发出时间和接收时间，并且给每一条信息加上时间标签，有了时 间记录，接收方就可以计算出自己在网络中的时间误差和延时，从面实现网络上从从钟和主钟同步49.
3.1通信技术
目前，配电自动化系统中，多采用EPON通信技术.EPON通信系统是由光线路终端（opticallineterminal，OLT).光网络单元（opticalnetworkuit ONU)以及在OLT与ONU之间的光配线网 (opticaldistributionnetwork，ODN)3大部分组成 EPON中各个ONU是通过无源光分路器连接在光纤网络上的，各ONU独立工作， 相互之间不受影响.因此，EPON系统适合柔性的在OLT下添加ONU，但是相应ONU之间通信受阻.
中：T1为主端发送同步报文的时间，T2为从端收到同步报文的时 系统采用主从层次式结构来时钟同步，实现机制如图1所示，图间，T3为从端发送延时请求报文的时间，T4为主端收到延时请求报 文的时间，这里假定同步报文的收到延时与延时请求报文的发送延时相通，即路径是对称的.从时钟相对于主时钟的偏差（o[set）)和传输延时（delay）计算公式为：
性、可靠性等方面的要求.因此采用PTN技术构建通信网络.采用 为了解决相应终端之间的通信，同时为了满足区域通信实时PTN（分组传送网，Packet Transport Network）变电站内各间隔 的综合智能设备通过光纤连接至PTN设备，PTN设备通过光纤连接至双重元余高速PTN网.
务的安全隔离，并能够提供不同的QOS服务等级，保证高优先级业 PTN网络可以提供端到端的伪线（PW），图3所示，实现不同业务的高质安全传送.PIN在IP业务和底层光传输媒质之间设置一个层面，以分组业务为核心并支持多业务提供，具有较低成本，并具有 光传输的优势，拥有优点如下：采用PWE3封装，实现虚专线方式：完善的OAM故障管理和性能管理功能，网络保护机制应用于各个 网络分层和各种网络拓扑：基于标签进行分组转发.
得较高的时钟精度，为差动保护提供全局的原始数据. 配电保护系统中，智能终端等作为从钟与主时钟同步，可以获
4集中式保护原理与机制
满足的前提下，可以将配电网整体视为保护对象，配电集中式保护 本文所述配电集中式保护系统，获得的信息量多，在保护信息系统采用层次化保护体系，智能终端就地保护与集中式差动相结合，实现织深保护结构，保证配电网络的完备性.
基于PTN的网络传送，可以实现不同业务类别在网络上的虚
在层次化保护框架的前提下，智能终端就地保护其主要配置.面在就地保护的基础上配置基于差动的集中式保护，利用一次设备 端口信息和相关系统信息构成基于差动原理的主保护：集中式主保护通过PIN网络接受智能终端发送的采样值信息，进行电流差动运算.
差动保护元件设故障启动判断模块以及差动判断模块.故障启动模块判断出启动后，立即向对应的智能终端发送故障启动GOOSE命令.故障启动判据为相电流电流突变量以及智能终端通 过瞬时采样值判断的电流突变量启动状态.如果某个差动保护元件的差动电流值和制动电流满足动作方程且其无闭锁信息，判定故障 发生在该相关区域，分别对该区域相关的智能终端发发送故障启动和动作双命令信号，智能终端收到故障启动GOOSE命令，并多确认后驱动启动继电器，开放跳闸继电器的励磁电源，再收到跳用 GOOSE命令驱动跳闸继电器，
图4系统通信结构图
并判断出故障元件，根据故障元件所处位置识别故障模式，根据故 保护系统运行流程如图5所示，配电集中式保护装置感知故障障模式选择合适的保护[6-8]，即时发送配电主保护指令给相应智地保护启动条件，并状态信息给区域集中式保护装置. 能终端，智能终端在接收集中式保护命令的同时，判断是否润足就
5结语
此种系统实现了区域配点信息网络化，基于此可以实现全线速动差动保护，实现故障的快速隔离，减少故障停电时间，缩小故障影
图5配电集中式保护机制
Tab.1 The test results dlata 表1实验结果数据
2轴 左轮外40cm 左轮内20cm 两轮中间 格轮内 20cm 右轮外40cm车头前60cm 车头内20cm 9 (A1) 34 33 205 45 294 [57 194 65 23 (E1)车前轴 前后轴中间 60 73 453 180 285 84 194 156 65 75后车轴 车尾内20cm [s4 56 14 288 139 241 247 283 34 65车尼外60cm 20 37 42 53 21
部消除由于外部强磁场造成的磁滞提供比较大的瞬时电流以消除 该磁滞，电路连接图如图3所示以.设计中MCU选用TI的低功耗单片机MSP430G2553，在单片机处于低功耗传感器处于空闲模式时整个节点的工作电流为2.4uA左右，工作采集一次的平均工作电流 为32uA*H，总的工作电流为34.4uA*H，两节3000mA*H的电池总够其工作两年时间.
达到很高的精度.
3结语
从实验的数据中可以看出，车辆对其下方的地磁场有一比较大的找动，探测器测量的磁场的数据相较无车时稳定的地磁场有明显的变化，可依据此检测出停车位上是否有车辆停放，后续验证试验 证明，探测器能够正确检测停车位上车辆停放信息的概率大于98%，而不受相邻车位及道路上行驶车辆的影响，因此以三轴数字车场管理系统中得到广泛的应用. 磁阻传感器为核心设计的低功耗探测器必将在智能停车场以及停
2实验测试
静止状态时车下磁场的分布情况，这个实验中主要检测车辆底部及 探测器节点检测的是车下地磁场的变化，因此需要测试车辆在中红点表示测试时探测器所在的相对于车的位置，其中1号点位是 周边附近的磁场相对于地磁场的变化量，实验测试点如图4所示，图测量地磁场的位置.
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于1号点测试磁场的三轴平方根植. 实验测试的数据如表1所示，表中的数据是测试的各个点相对
显示的测试结果可以看出，车下磁场的变化值相对于车辆周围附 实验表中有阴影的部分的数据是在车下测量的结果，从表中近的变化值要更加显著，尤其是在前后车轴的下方是变化更大，汽车前部磁场变化比较大是因为发动机在前边对地磁的扰动比 较大，因此可以依据此实验测量的结果，当将探测器安装在车轴下方附近，并选择合适的阅值时可以滤除周围车辆的影响使探测
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[4]IEEE Std IEEE standard for a precisfon clock syn-chronization protoco1 for networked measurement and contro1 systems[S].2002.
响范围，提高故障处理速度，切实提高供电可靠性，对提高配电网的 供电可掌性具有重要的意义.
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