摘要：随着科学技术水平的提高，当前，智能电网已经不再是一个空洞无物的概念性事物，而是在具体的实践应用中取得了优秀的成果。作为智能电网中的重要组成部分，当前智能变电站的出现也可以说是应运而生。而当前在我国经济发展事态迅猛的背景下，无论是各行各业的发展都离不开电力系统的供电支持。因此，电力系统的供电能力以及能否长期保持平稳运行尤为重要。
关键词：智能变电站故障；继电保护；影响
引言
智能变电站与传统变电站相比，结构发生了很大变化。智能变电站二次变电系统主要包括电子变压器、合并单元(MU)、开关、保护装置和监控装置等。变压器、保护装置和断路器的复杂电缆连接已被光纤取代。保护和控制装置的电压和电流采样值从模拟信号转变为数字信号。保护装置和监测装置的模拟信号采样是由合并单元代替装置本身来实现的，这些变化对智能变电站时间同步系统提出了更高要求。
1智能变电站优点
(1)其交互性更加显著。变电站中心系统一般会统计处理相关的数据，继而向电网开展专门的反馈，不但如此，还可以在处理相关的数据之后，与其他系统之间完成信息的交流。因为需要满足这两个方面的需求，因此必须要求智能变电站具备很强大的交互性特点。(2)可以实现低碳环保的目的。智能变电站主要使用高集成度的电子元件以及光线电缆构成的，这些构成部分的节能减排结果，使智能变电站的能耗有效降低，继而减少对环境带来的污染。(3)变得更加可靠和安全。智能变电站具备很高的统一度，每个部分的缓解都会受到中心系统的控制，因此在程序上也存在一定的关联性。如果某个部分出现问题，就会导致连锁反应。因此在智能变电站建设的过程中就需要考虑到各种各样的风险，开展更加科学合理的建设，实现最大程度的安全性。
2时间同步技术
2.1网络时间协议(NTP)
网络时间协议在以太网时钟同步协议中已经得到了广泛的应用，其应用于分布式时间服务器与客户端之间的时间同步。NTP是基于软件开发在IP协议和UDP协议之上运行的应用层协议。根据服务器与客户端之间分组所携带的时间信息计算时间误差，通过一系列算法消除网络传输的不确定性所造成的影响，并进行动态延迟补偿。简单网络时间协议(SNTP)是一种简化的NTP服务器和NTP客户端策略。SNTP的精度通常在1～50ms之间，由同步源、网络路径和其他特性决定。NTP的工作原理如图1所示。
图1NTP工作原理
首先，客户端向服务器发送NTP包且包含离开客户端的时间标签T1。服务器接收到NTP包时，它将向包中添加到达时间标签T2和离开时间标签T3，并将包发送到客户端。客户端接收包的时间是T4。然后，客户端可以利用这四个时间参数来计算时间同步的包往返延迟d和客户端与时间服务器之间的时钟偏移t。
在NTP协议中，从T1到T4的这四个时间标签添加到客户端和服务器的应用层中。客户端与服务器之间消息往返的传输延迟必须保持稳定，以保证式(2)的建立。传输延迟包含网络上的延迟以及计算机协议层的处理时间。当上行链路和下行链路的帧长度相等时，网络传输延迟可认为是相同的。网络协议处理和操作系统多任务处理所造成的时间误差是不能消除的，并且为毫秒级。因此，NTP时间协议通常可以认为具有毫秒级精度。
NTP时钟系统技术成熟，操作与实现简单，适用于精度要求低的基站控层网络，但不能满足精度要求较高的过程层网络。
2.2IEEE1588网络时间
1）主时钟周期性地向从属时钟发送同步信息，一般时间间隔为2s。该消息包含预期的发送时间标
签，它与实际发送时间相比有一定的误差。当从时钟接收同步消息时将记录准确的接收时间TS1。
2）主时钟向从属时钟发送后续消息，其包含同步消息实际发送时间标签TM1。
3）从属时钟向主时钟发送延迟请求消息并记录特定发送时间TS3。延迟请求消息的间隔是独立设置的，一般比同步消息时间间隔长。主时钟在接收延迟请求消息时记录时间标签TM3。
4）主时钟向从属时钟发送延迟响应消息，消息包含时间标签TM3。从属时钟可以精确地计算网络传输延迟，使用TM3和它记录的时间标签调整其时钟漂移误差。
3智能变电站故障对继电保护的影响
时间同步系统可以为各种电力系统二次变电设备提供时间和同步信息，如调度自动化系统、微机继电保护装置、雷电定位系统等。变电站的主要连接如图2所示。
图2变电站主接线图
与GPS时钟源扩展板连接的设备为:2号主变压器中压侧合并单元A/B，2号主变压器低压侧合并元A/B，1号主要变压器高压侧合并单元B和110kV母线合并单元A;罗盘时钟源扩展板连接的设备为:2号主变高压侧合并单元A/B，110kV母线合并单元B，110kV分段合并单元和1号主变压器高压侧合并单元A。
2017年12月28日18时19分24秒，110kV区段合并单元和1号主变高压侧合并单元失去同步。18时19分29秒，2号主变高压侧合并单元A/B与110kV母线合并单元B失去时间同步。18时19分30秒，110kV段合并单元和1号主变高压侧合并单元恢复时间同步。在18时19分34.824秒，2号主变压器高压侧合并单元A/B和110kV母线合并单元B恢复了时间同步。在18时19分34.891秒，2号主变压器差动保护使开关三侧跳闸。此后，检查结果显示主要系统设备没有故障，并且此行程被初步判断为继电保护故障。在正常工作条件下，合并单元每秒采样4000个，从0到3999计数。每当同步秒脉冲到达时，合并单元复位采样值并从0开始计数。
当合并单元失去同步3s时，在18时19分32.824345秒时，采样计数从3291帧跳到705帧，在18时19分34.824335秒达到3996帧，合并单元恢复了同步，并且高压侧有一个705帧的中压侧和低压侧之间的间隙。当恢复同步时，主变压器判断采样数据有效，打开差动保护，导致差动操作失灵。在18时19分36.824652秒，系统再次失去同步。
结果表明:110kV母线合并单元、110kV段合并单元，1号主变压器合并单元A和2号主变压器合并单元B都经历了同步丢失，计数跳变，同步恢复和丢失再次同步。跳频幅度均为705帧，但跳频时间和恢复时间不同。现场测试表明2号主变压器合并单元没有同步自保护功能。当罗盘系统丢失卫星信号时，系统无法切换到GPS时间。同时GPS时钟源上的所有扩展板都停止发送定时信号，从而连接到扩展板的设备失去同步。
当采样失去同步时，主变压器锁定差动保护。当采样恢复同步时，主变压器打开差动保护并检索出可以整除80的采样数据，以确保三边采样点的同步。在这种情况下，只考虑网络传输引起的时间延迟，主变压器不能正确处理时间差超过一个周期的情况。故障的直接原因是主变压器继电保护的缺陷。当三方的样本数量不一致时，误动保护通常不能锁定故障。间接原因是系统丢失罗盘时钟源信号时，系统无法正常切换到GPS时钟源并停止发送定时信号。这直接导致了三方样本数量的不一致。
结语
智能变电站实现了所有变电站信息的数字化，通信平台的网络化和信息共享的规范化，使得所有设备和子系统通过光纤以太网交换数据，对变电站时间同步系统提出了更高的要求。
参考文献:
［1］齐炜，陈科技．变电站二次系统数字化及三维接口设计应用研究［J］．浙江电力，2018，37(2):53-56．
［2］李小兵，任伟，宋晓林，等．电子式互感器异常波形回放平台技术研究［J］．智慧电力，2018，46(1):106-110．
论文作者:刘小伟,李菁竹,刘成
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/19
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