IEEE1588在广域设备保护通信系统中的应用研究摘要：本文根据广域设备保护系统的状况，分析gps在广域设备保护系统时钟同步中的缺点，提出了ieee 1588在广域设备保护系统中应用研究，依据广域设备保护系统采用的sdh光纤自愈环网，根据其特性，分析ieee1588实现原理，提出两种不同的ieee1588实现方式，并根据广域设备保护系统的特点分析可行性，同时分析广域设备保护系统中延时测量机制，选择p2p延时测量机制。为ieee1588在广域设备保护系统中的应用做了可行性研究。
关键词：广域设备保护 ieee1588 sdh 测量机制
中图分类号：tm734 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2013）01-0046-03
1 引言
广域保护的概念是由国际大电网会议提出和定义的，它指依赖电力系统多点信息，对故障进行快速、可靠、精确的切除，同时分析故障切除对系统安全稳定运行的影响，并采取相应的控制措施，提高输电线可用容量或系统可靠性。同时实现自动控制功能的系统，成为广域保护系统[1]。
而随着计算机技术和网络通信技术的高速发展，以及数字化、智能化变电站的推出，为广域继电保护的实现提供有利的技术条件与支持[2]。其能在传统广域保护系统的基础上，实现快速的设备继电保护，加快系统的反应速度，有利于故障的定位与处理，因此，广域设备保护系统有更大的应用空间和前景。
可编程继电保护装置的研究与应用 发表时间：2016-09-30T15:13:59.170Z 来源：《电力设备》2016年第13期作者：周耀[导读] 广域保护是近年来新兴的一个研究课题，它是建立在通信技术和计算机高速发展的基础上。 （国网江苏省电力公司宿迁供电公司江苏宿迁 223800）摘要：广域保护是近年来新兴的一个研究课题，它是建立在通信技术和计算机高速发展的基础上。越来越多数字化变电站的建设、通信技术的飞速发展，以及电力光纤通信网的推广应用，为建设基于实时广域信息的广域智能控制系统提供了物质条件。本文通过接入报文特点分析，多种CPU间通信方式比较，提出一种能够适应广域保护新要求的广域智能控制主机硬件结构。 关键词：广域智能控制主机；交换机；通信方式；硬件结构 0 引言? 随着电力系统自动化水平的进一步提高，新的设计方法不断出现，特别是对于输变电领域的微机保护装置，各个地区电力运行部门形成的运行习惯差异大，工程需求变化多，因此，开发人员必须根据工程需求频繁进行程序修改，改造任务大，后续维护麻烦，很难满足可靠性要求。 目前，国外的继电保护厂家如ABB、西门子、GE等公司已经陆续将可视化逻辑编程用于电力行业的诸多领域，例如继电保护、相量测量装置(PMU)等。目前，国内也有部分厂家在这方面进行研究。由于采用了逻辑可视化编程，使得这些产品具有很强的灵活性和可靠性。 1 硬件平台架构设计 1.1 总体架构设计 继电保护装置主要包括数据采集部分、计算和逻辑处理部分和出口执行部分。另外还要包括监控和通信部分以管理、设置和监视装置。装置的原理结构图如图1所示： 图1装置原理结构图 1.2 主CPU模块 主CPU模块是整个保护装置的核心，它完成模数变换、计算、逻辑判断等功能。主CPU模块把从交流采集模件传来的模拟信号转换成数字量，并从IO控制总线接收IO模件采集的开关量输入，汇总成装置的输入量。主CPU模块对输入量计算和分析，并根据定值判断装置应该作出的动作行为，通过IO控制总线把命令发送到IO模件执行。为了提高可靠性，主CPU模块输出一路启动开关量去控制IO模件以避免重要开关量输出误动作。在最重要得场合，还可增加一个冗余主CPU模块，用它来控制启动开关量输出，进一步提高可靠性。另外主CPU模块还要存储定值、事件信息和录波信息等输入输出信息。主模块的核心处理器采用了FREESCALE公司的MPC8313。该CPU采用了高度集成的PowerQUICC处理器，最高主频333Mhz ，16K I-Cache，16K D-Cache，提供32位的双倍数据速率(DDR1/DDR2)存储器控制器、16位局部总线和4个直接存储器访问(DMA)通道。 1.3 数据采集模块 数据采集模块由低通滤波、回路、模数转换器构、数字信号处理器(DSP)和双口RAM组成。DSP控制多路转换开关和模数转换器，将经过低通滤波的模拟量输入信号转换成数字量，DSP读取转换后的数字量并对其数字滤波后通过双口RAM传输给主CPU模块。 模数转换系统选用AD7606芯片。AD7606是16位同步采样模数数据采集系统(DAS) ，在AD7606内部的信号调理电路中，已经包含了低噪声、高输入阻抗的信号调理电路，其等效输入阻抗完全独立于采样率且固定为1Mohm。同时输入端集成了具有40 dB抗混叠抑制特性的滤波器，更是简化了前端设计，不再需要外部驱动和滤波电路。因此，二次互感器输出的信号无需再经过运放来缓冲就可以直接接入AD7606。
第30卷第4期中国电机工程学报V ol.30 No.4 Feb.5, 2010 84 2010年2月5日Proceedings of the CSEE ?2010 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013 (2010) 04-0084-07 中图分类号：TM 73 文献标志码：A 学科分类号：470?40 广域测量系统通信主干网的风险评估 彭静1，卢继平1，汪洋1，刘家伟2 (1．输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)，重庆市沙坪坝区 400030； 2．重庆电力公司沙坪坝供电局，重庆市沙坪坝区 400030) Risk Assessment of Backbone Communication Network in WAMS PENG Jing1, LU Ji-ping1, WANG Yang1, LIU Jia-wei2 (1. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology (Chongqing University), Shapingba District, Chongqing 400030, China; 2. Chongqing Power Company Shapingba Power Supply Bureau, Shapingba District, Chongqing 400030, China) ABSTRACT: A mathematical model for risk assessment to communication backbone networks (CBN) in wide area measurement system (WAMS) was proposed. Considering the self-healing and ring structure characteristics of CBN, this paper gave a theoretical analysis to the model based on a typical ring network with 4 nodes and 2 optic fibers and double-direction, dual-passage through integrating qualitative and quantitative analysis. This model combined the four main factors of risk assessment together: assets, threats, vulnerabilities and risk impact. In order to get the final comprehensive risk value, the risk events probability and the risk impact value were calculated by reliability analysis and a comparison matrix which is borrowed from analytic hierarchy process (AHP), respectively. The results show that the method has a good operability and practicality, which can be used for follow-up assessment, and provides a basis to establish the security strategy for power systems. KEY WORDS: wide area measurement system (WAMS); communication backbone network (CBN); risk assessment; reliability; analytic hierarchy process (AHP) 摘要：根据电力系统中广域测量系统(wide area measurement system，WAMS)通信主干网的自愈环形结构特点，以一个 具代表性的4节点2纤双向通道环网为例，通过定性分析和 定量计算相结合，提出了WAMS通信主干网的风险评估模 型和计算方法。该模型将风险评估涉及的资产、威胁、脆弱 点和风险影响4大要素有机融合。采用可靠性分析方法计算 出风险事件发生的概率，借鉴层次分析法中构建比较判断矩 基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973项目)(2004CB 217908)。 The National Basic Research Program of China (973 Program) (2004CB 217908). 阵实现风险影响值的量化计算，从而得出通信主干网的风险综合值。计算结果表明所提出的方法具有良好的实用性和可操作性，可用于后续的评估工作，并为电力系统制定安全保护策略提供了依据。 关键词：广域测量系统；通信主干网；风险评估；可靠性；层次分析法 0 引言 广域测量系统可以在同一参考时间框架下捕捉到大规模互联电网的实时稳态及动态信息，它能完成传统的数据采集与监控(supervisory control and data acquisition，SCADA)和能量管理系统(energy management system，EMS)不能完成的实时测量和紧急保护控制功能。为能在更精准的时间尺度和更广泛的空间跨度上对电力系统进行实时监控，WAMS对其通信网络提出了更高的实时性、可靠性和安全性要求。全光纤网络的交叉连接器和光分插复用器的出现促进了波分复用(wavelength division multiplexing，WDM) 技术的研究和发展。WDM环网保留了环形结构的自愈特性，同时还可以在不改变系统结构的情况下进行容量的平滑升级，它是组建高速、大容量通信系统的优选方案。目前，基于WDM光网络承载IP业务的自愈环网已经广泛应用于WAMS通信主干网络[1-5]。 风险管理一词最早出现于1956年的哈佛商业评论[6]，当时所谓的风险主要是指保险公司的财务风险，如今风险评估已经成为一门整合性的新科学，涉及到技术、管理和社会等各个层面。对于大区域电网而言，WAMS中传输的实时数据直接影响
阴极保护基本原理 容： 一、腐蚀电位或自然电位 每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位（自然电位）。腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子，我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀而阴极区得到电子受到保护。 相对于饱和硫酸铜参比电极(CSE)，不同金属的在土壤中的腐蚀电位（V） 金属电位（CSE）高纯镁-1.75 镁合金(6%Al，3%Zn，0.15%Mn) -1.60 锌-1.10 铝合金(5%Zn) -1.05 纯铝-0.80 低碳钢(表面光亮) -0.50to-0.80 低碳钢(表面锈蚀) -0.20to-0.50 铸铁-0.50 混凝土中的低碳钢-0.20 铜-0.20 在同一电解质中，不同的金属具有不同的腐蚀电位，如轮船船体是钢，推进器是青铜制成的，铜的电位比钢高，所以电子从船体流向青铜推进器，船体受到腐蚀，青铜器得到保护。钢管的本体金属和焊缝金属由于成分不一样，两者的腐蚀电位差有时可达0.275V，埋入地下后，电位低的部位遭受腐蚀。新旧管道连接后，由于新管道腐蚀电位低，旧管道电位高，电子从新管道流向旧管道，新管道首先腐蚀。同一种金属接触不同的电解质溶液（如土壤），或电解质的浓度、温度、气体压力、流速等条件不同，也会造成金属表面各点电位的不同。二、参比电极 为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的参比电极。饱和硫酸铜参比电极，其电极电位具有良好的重复性和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。不同参比电极之间的电位比较： 土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V）被保护结构相对于不同参比电极的电位 饱和硫酸铜氯化银锌饱和甘汞 钢铁（土壤或水中）-0.85 -0.75 0.25 -0.778 钢铁（硫酸盐还原菌）-0.95 -0.85 0.15 -0.878 三、阴极保护 阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，即，牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。1、牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆.米）的金属结构。如，城市管网、小型储罐等。根据国有关资料的报道，对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出。本人认为，产生该问题的主要原因是阳极成份达不到规要求，其次是阳极所处位置土壤电阻率太高。因此，设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了严格控制阳极成份外，一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。2、外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管
SBAS（卫星增强系统） SBAS （Satellite-Based Augmentation System），即基于卫星的增强系统。SBAS 系统主要由四部分组成：地面参考基站，主控站，上传站和地球同步卫星等。 下面以WAAS为例，介绍该卫星系统的工作原理: WAAS 是为民用飞行开发的极精确的导航系统。在WAAS以前，美国的国家飞行系统（NAS）并没有足够的能力为所有区域的所有用户提供水平与垂直导航，有了WAAS后就有了给所有用户提供导航的能力。WAAS为各种类型的飞行器各飞行阶段提供服务，确保飞行过程、升空、着陆时的安全。 WAAS 不像传统的地面导航辅助系统，它包含了所有的国家飞行系统（NAS），WAAS 给GPS 接收机提供增强信息，提高接收机的定位精度。WAAS 系统主要由四部分组成：地面广域参考基站，WAAS主控站，WAAS上传站和地球同步卫星等，其工作可以分为四个过程： 一、基站接收GPS信号 在美国境内，广泛地分布着广域参考基站（Wide Area Reference Station(WRS)），每个基站都已知其准确的地理位置，通过接收GPS信号，探测出GPS信号中的误差。 二、基站向主控站传输GPS误差数据 广域参考基站（WRS）收集的GPS信息，通过地面的通讯网络传输到WAAS主控站（WMS），主控站生成WAAS 增强信息，这些信息包含了GPS接收机中消除GPS信号误差的信息，使GPS 接收机大大改善了定位精度和可靠性。 三、WAAS增强信息上传 增强信息由WASS主控站（WMS）传输到WAAS上传站，上传站调制成导航数据，并上传到地球同步通讯卫星。 四、增强信息的传播 地球同步通讯卫星以GPS信号频率向地面广播有增强信息的导航数据，地面接收机接收WASS 增强信号，得到GPS误差数据补偿定位，得到更加精确的定位。WAAS也能给GPS接收机提供GPS系统误差或其他不良影响的信息，其也有严格的安全标准，当存在危险的误导信息时，WAAS能在六秒内发布给用户。 当前全球的SBAS系统有美国的WAAS（Wide Area Augmentation System），欧洲的EGNOS （European Geostationary NavigationOverlay Service）和日本的MSAS （ Multi-functional Satellite Augmentation System ）。其主要服务区域如下： 2007年9月起，WAAS服务区域扩展到了加拿大和墨西哥。 欧洲开发了同时对GPS和GLONASS广域星基增强系统。它的原理与美国的WAAS类似，包括相应的地面设施和空间卫星，以提高GPS和GLONASS系统的精度、完好性和可用性。欧洲GNSS的目标是分二步走,GNSS－1和GNSS－2，首先发展一个民间GNSS－1，其主要内容是对现有GPS和GLONASS的星基进行增强，即利用静止卫星，面向欧洲范围内的导航提供服务，即European Geostationary Navigation Overlay Service （欧洲静地星导航重叠服务）. 虽然目前中国的GPS使用者暂时无法享受到WAAS带来的好处。但目前已有许多国家正在发展类似的卫星校正系统，例如日本的Multi-Functional Satellite Augmentation System （MSAS）系统，该信号亚洲东部地区都可以搜索到。
广域保护（稳控）技术国际现状及展望 蔡运清汪磊，Kip Morison ，Prabha Kundur周逢权，郭志忠美国许继公司加拿大 Powertech Labs, Inc. 北京许继公司 摘要 稳控系统在电网保护控制中是基本定位于常规保护及SCADA/EMS之间的系统保护控制手段。北美及欧洲从60年代起就有这类装置的应用，到80年代各大电网的规划，运行，及调度均对这类装置的功能及运行提出了非常明确的要求，由此积累了不少的实际运行经验。随着计算机技术及通讯技术的发展，新一代的稳控技术正在形成，这就是基于广域测量系统WAMS（Wide Area Measurements System）及在线动态安全分析（On-Line Dynamic Security Assessment）的广域保护WAP（Wide Area Protection ） 关键字：稳定控制，广域保护，SPS，RAS， WAMS，PMU 简介 由于世界上发生的多起稳定事故造成巨大损失，现代大电网的运行已经对系统的稳定与控制提出明确的需求。国际大电网会议（CIGRE），IEEE，及北美的区域性系统可靠性委员会均成立了专门的工作小组对此问题进行交流研究[1,6,7,10]。稳控系统在电网保护控制中是基本定位于常规保护及SCADA/EMS之间的系统保护控制手段。北美及欧洲从60年代起就有这类装置的应用，到80年代各大电网的规划，运行，及调度均对这类装置的功能及运行提出了非常明确的要求，由此积累了不少的实际运行经验。传统上这类保护控制被称为特殊保护系统 SPS (Special Protection System) ，补救控制系统 RAS（Remedial Action Scheme），或稳控系统。随着计算机技术及通讯技术的发展，新一代的稳控技术正在形成，这就是基于广域测量系统WAMS（Wide Area Measurements System）及在线动态安全分析（On-Line Dynamic Security Assessment）的广域保护WAP（Wide Area Protection ）。 传统保护是隔离故障，保证设备人身安全；而SPS及广域保护是保证电网在故障后仍能保持所需的 安全稳定工况。传统保护主要以通过开关动作来实现故障隔离。而SPS及广域保护则是通过系统有功、无功、电压，以及发电机组和负荷的调节来实现，即系统的δ ? P和V Q?调节来实现。其中自然会有本地、远程开关的动作。这里我们分两部分分别就广域保护技术及稳控技术现状进行技术分析。第一部分为广域保护技术展望，第二部分为稳控技术运行现状及实例介绍。 １．广域保护技术展望 1.1 广域保护（稳控）的目标 从应用的角度来看，电力系统广域 图 1 广域保护（WAP）的定义
广域测量系统（WAMS）Wide Area Measurement System 制作人：吴永东江涛
一·ＷＡＭＳ定义： 广域测量系统（WAMS）主要源自电力系统时间上同步和空间上广域的要求!利用全球定位系统(GPS)时钟同步!进行广域电力系统状态测量
a. 时间上同步：目前的各种电力系统故障录波仪!由于不同地点之间缺乏准确的共同时间标记!记录数据只是局部有效!难以用于全系统动态特性的分析，如何统一全电网的时标一直是困扰电力工作者的一大问题。 全球定位系统的出现!提供了一个很好的统一系统时标的工具，与传统方法相比GPS 具有精度高’微秒级、范围大(不需要通道联络(不受地理和气 候条件限制等优点!是电网时间统一的理想方法!在电力系统中已经有相当多的应用
b .空间上广域:随着西电东送(全国联网和电力市场的推进!电力系统的空间范围不断扩大!形成广域电力系统。广域电力系统的运行分析与控制!都是以状态测量为基础的。
?根据电力系统的发展需求!人们开始研究相量测量单元（PMU）和WAMS。PMU利用GPS时钟同步的特点，测量各节点以及线路的各种状态量!通过GPS对时!将各个状态量统一在同一个时间坐标上。与传统远动终端装置RTU测量所不同的是PMU 在时间上保持同步!而且可以测量相角，这样可以获得各个节点和母线状态的相量而不仅仅是有效值!从而可以直观地了解各个状态之间的相量关系。 ＷＡＭＳ是以ＰＭＵ为基层单元采集信息!经过通信系统上传至调度中心!实现对系统的监测!构成一个系统。
二ＷＡＭＳ的结构： ?ＷＡＭＳ主要由位于厂站端的ＰＭＵ通信系统和位于调度中心的控制系统组成 主站位于省调度中心，子站为各功角监测点，子站由相角和功角测量装置、时间同步装置、系统和工控机组成。为了保证实时性!主站与子站之间的通信通道采用专用的微波通道。
广域保护研究现状报告
一、引言 随着全国联网工程的实施,我国电网规模日益扩大,运行方式越来越复杂,对电网的保护和稳定控制越来越重要。近年来,世界上发生的几次大停电事故都凸现了目前电力系统存在着继电保护和安全自动装置之间不能很好配合的严重缺陷,人们进一步认识到应该从整体或区域电网角度加强继电保护和自动控制,不仅要加强继电保护本身的可靠性,还要使继电保护和自动控制装置的动作相配合。广域保护系统在获取电网广域测量信息基础上,以全新的方式解决了大电网继电保护和安全自动装置之间的协调问题,是今后继电保护的发展方向。 二、广域保护的定义和构成 1、广域保护的定义及与传统继电保护区别 广域保护可定义为：依赖电力系统多点的信息，对故障进行快速、可靠、精确的切除，同时分析故障切除对系统安全稳定运行的影响，并采取相应的控制措施，可提高输电线可用容量或系统可靠性，同时实现继电保护和自动控制功能的系统。 目前提出的广域保护系统可以分为两类：一类是利用广域信息实现安全监视、控制、稳定边界计算及状态估计等功能，其侧重点在广域信息的利用和安全功能的实现；另一类则是利用广域信息完成继电保护功能。 广域保护在电网保护控制中是基本定位于传统保护及SCADA／EMS之间的系统保护控制手段，国际大电网会议将广域保护的功能及控制手段等进行了定义，其动作时间范围在100ms～100S之间。
传统的继电保护主要集中于元件保护，以线路、母线、变压器、发电机和电动机等为保护对象。传统保护以切除被保护元件内部故障为己任，主要通过开关动作来实现故障隔离。各电力设备的主保护相互独立，不顾及故障元件被切除后，剩余电力系统中的潮流转移引起的后果。比如故障元件被保护装置正确切除或正常元件被保护装置误切除后，由于功率的转移引起相邻电力元件的过载，导致过载保护动作等，这是传统继电保护的固有弊端。广域保护更注重保护整个系统的安全稳定运行，可识别系统的各种运行状态(正常状态、警戒状态等)，通过调节系统的P、Q和各种保护措施，同时实现继电保护和自动控制的功能，其中可能会有本地、远程开关的动作，以避免局部或整个系统大面积停电或崩溃等严重事故的发生，保证电网在故障后仍能保持所需的安全稳定工况。 2、广域保护系统的组成结构及其功能 广域保护系统由相量测量（phasormeasurementunit,PMU）、安全稳定控制装置、厂站安全稳定监控子站、通信线路、电网安全稳定监测与控制主站、网络服务器及资料分析站等组成，具体功能如下：（1）相量测量装置（PMU）。GPS同步采样记录电压电流相量、功率和开关量动作情况，计算正序电压电流等相量，通过安全稳定监控子站和通信线路将各种数据上送到安装在调度的电网安全稳定监测与控制主机。 （2）安全稳定控制装置。在电网故障条件下，安全稳定监控子站根据厂站运行状态，查找预先整定的控制策略表，控制变电站安全
广域测量系统综述 广域测量系统WAMS(Wide Area Measurement System)主要源自电力系统时间上同步和空间上广域的要求，利用全球定位系统GPS(Global Position System)时钟同步，进行广域电力系统状态测量。 传统的SCADA\EMS系统中，使用RTU（remote terminal unit）作为测量手段，能够测量电压、电流的有效值和功率，可以表征系统的稳态潮流，但没有对描述系统机电动态性能十分重要的相对相角量及其派生量；另一方面，测量的时间尺度为数秒级，因而得到的系统数据是历史的、不同时的，即便我们为其增加GPS时标，仍然只能监测系统稳态或准稳态运行情况。而在故障监测方面，传统的保护系统使用故障录波器DFR（digital fault recorder）作为监测手段，时间尺度可达到微秒级，速度很快。但DFR只能测量瞬时值，无法获得全面的系统动态过程信息，因而主要用于对故障后电磁暂态过程的记录，而无法对整个系统的动态过程进行记录和分析。而广域测量技术使用PMU（phasor measurement unit）作为测量手段，可以基于GPS标准时钟信号，测量得到信号的同步相量数据，其时间尺度介于RTU 和DFR之间，目前最快可达10ms左右。广域测量技术的优点在于，它可以实现异地的同步相量测量，并保持足够高的精度，同时能够保证高速通信和快速反应，因而非常适合目前不断扩大的电网规模。另一方面，由于提供了相量数据，我们可以分析功角、无功储备等动态信息，从而能够对电网的动态过程进行实时监测，有助于调度和控制。 WAMS主要由位于厂站端的PMU通信系统和位于调度中心的控制系统组成。网上有论文提出的WAMS结构如图1所示。 其中主站位于省调度中心，子站为各功角监测点，子站由相角和功角测量装置# 时间同步装置、通信系统和工控机组成。为了保证实时性，主站与子站之间的通信通道采用专用的微波通道。该系统已经通过了动模试验，各项技术指标已达运行要求，并且部分功能模块已经现场运行。 而有另一篇论文提出了一个更完整的监测系统，其结构如图2所示。
某轮，第二个特检周期修船时，发现舵叶烂穿，船体钢板水下部分表面凹坑状腐蚀，；舵叶底部烂损和舵球腐蚀 究其原因，是船体外加电流阴极保护装置使用不当和维护不良，左右两侧的辅助阳极损坏就是明证。调查发现，该装置的工作原理、操作方法、参数调节、日常维护等，船员知之甚少，因而也不重视，甚至船到了淡水水域也未及时停止该装置的工作。为此，本文介绍其工作原理和维护要点。 1船体外加电流阴极保护装置的原理 1.1电化学腐蚀 船体是钢结构。钢是铁与碳和其他元素组成的合金。其中，铁比其它元素更易失去电子，电位较高。 船体常年浸泡在海水中，而海水是强电解质。铁元素失去电子成为正极；铁元素失去的电子，经过海水这个电解质到达其他元素；其他元素获得电子成为负极。这样就形成了一个个微电池，但并不腐蚀钢铁。 关键在于海水中存在溶解氧。这些溶解氧在海水中呈负离子状态，必然与失去电子成为正极的铁结合生成氧化铁，这就是电化学腐蚀。 在船体与海水接触部位表面的化学腐蚀、海生物腐蚀、运动磨损腐蚀、杂散电流腐蚀等各种腐蚀中，电化学腐蚀最严重。 电化学腐最大特点是，仅腐蚀阳极区域，不腐蚀阴极区域。 1.2船体外加电流阴极保护装置工作原理 船体外加电流阴极保护装置，就是根据这一特点，在船体上安装辅助阳极，用船上装备的直流电源，对辅助阳极和船体施加外加保护电流并自动调节电流大小，使船体（浸水部分）、舵和推进器保持负电位（阴极化），大幅降低船体的电化学腐蚀。 外加电流阴极保护装置，主要由直流电源（恒电位仪）、辅助阳极、参比电极、阳极屏蔽层、舵和推进器轴的接地装置等组成。 （1）直流电源 直流电源，实际是一个高稳定性和高可靠性的整流器： ·由船上交流电网供电，输出16~24V直流电； ·使用恒电位仪，自动调整输出电流。 船体外加电流阴极保护装置需要的电流，受外界多种因素影响，变化很大。为了提高电源的可靠性和稳定性，直流电源使用全系列集成模块电路的“恒电位仪”。鉴于其在电源装置中的核心地位，船体外加电流阴极保护装置的直流电源也常称作“恒电位仪”。 （2）辅助阳极 安装在船壳水下舷外，左右各一组，与船体绝缘，与外加直流电源正极相连。 辅助阳极，要有足够大的输出电流密度，同时应具备溶解小、电阻小、极化（电极电位因电流流过而发生的变化）小等特性。 （3）参比电极 作用： ·测量被保护对象的实际电位； ·比较实测电位与设定保护电位，并提供给“恒电位仪”。 因此，要求参比电极是不极化的可逆电极，能长期保持性能稳定、准确、灵活和坚固。（4）阳极屏蔽层 船体外加电流阴极保护装置工作时辅助阳极电流很大，被保护对象的电位，靠近辅助阳极的相对较低，而远离辅助阳极的相对较高，致使全船阴极保护效果不均匀。 为使辅助阳极输出的电流均匀地分布于整个船体，在辅助阳极周围一定范围内涂刷绝缘性能
电网广域保护系统的构成及实现方法 在用电需求不断增加的形势下，随着电网建设规模的不断扩大，电网保护由局域转向为广域已势在必行。构建电网广域保护系统，需要根据电网保护实际需求对系统的构成、设计与实现进行全面细致的分析与合理的规划，以确保电网广域保护系统切实可行。由此，文章首先对电网广域保护研究现状进行了相关分析，然后从实际出发对电网广域保护系统的构成与实现方法进行了深入的研究。 标签：电网广域保护系统；现状；构成；实现方法 引言 最近几年，为满足广大用户对电能的需求，电网建设规模逐渐扩大，而快速的大区域联网发展给电力系统运行安全与稳定性提出了更高的要求。同时，一旦大区域联网发生停电事故，无疑将会给人们的生活生产产生严重的影响。这些因素的存在都要求电力企业必须基于全局角度积极构建电网广域保护系统。所以，对电网广域保护系统的构成与实现进行研究对保障电网安全稳定运行具有重要的作用与意义。 1 电网广域保护研究现状 1.1 广域保护的基本含义 广域保护概念是在研究区域电网保护常规弊端进而引发对后备保护的深入研究过程中被提出来的。由于技术、相关理论尚不够成熟及其他等原因，目前广域保护系统还没有形成一个统一规范的概念。但根据广域保护系统产生的背景与需求，其基本含义主要有两种解释：一种是自动控制功能系统，一种是基于在线动态安全分析与广域测量系统的安全稳定控制系统。前者是利用多点信息对故障进行快速精确消除并对故障消除后系统遭受的影响进行分析，以及采取相应的控制措施实现保护与自动控制功能的系统。虽然表述方式上存在一定差异，但对于系统功能的理解却是一致的。文章根据现有研究成果将广域保护系统的含义归纳为，在满足继电保护、按稳定判据切机切负荷以及低频、低压减负荷等要求的基础上，实现系统安全稳定控制的一种保护系统。 1.2 广域保护所需技术 电网广域保护系统的设计与实现离不开计算机技术、网络技术与通信技术等现代化信息技术的综合运用。先进的计算机技术可以为电网广域保护系统提供超大容量的存储设备，为海量数据信息的存储与高效处理提供可能。而数据库的建立为各种测量数据、在线计算控制策略等数据的存储、计算与处理提供巨大的空间，从而使数据统一性、安全性与可靠性均得到更好的维护。另外计算机运行速度的不断提高，还能够为广域保护系统算法计算效率的提高提供相应技术支持。
二次继电保护稳定控制系统在智能变电站中的应用研究 发表时间：2018-06-08T10:18:19.550Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：徐扬[导读] 摘要：本文分析了智能变电站设计中二次继电保护稳定控制系统的应用现状、技术和发展前景。 摘要：本文分析了智能变电站设计中二次继电保护稳定控制系统的应用现状、技术和发展前景。 关键词：二次继电保护；稳定控制系统；智能变电站；应用；技术 1 智能变电站设计中二次继电保护稳定控制系统的应用现状 电力产业是国家发展的支柱产业，近些年来得到了飞速的发展，而且新兴科学技术的应用在电力系统的应用也越来越广泛，智能电网就是一个非常显著的例子。智能电网其实就是将新兴的计算机信息技术与传统的电力系统进行了科学的结合，让电力系统变得更加的自动化与智能化。因为智能电网的优势越来越得到电力工作人员的重视而且发展也非常的迅速，所以推广智能电网也就成为了电力系统的核心任务之一。应用智能变电站与传统的变电站相比有着更大的优点，也就是说与传统的变电站相比，智能变电站的自动化与智能化程度高，而且还降低了人力成本，也就减少了工作人员的工作难度。并且伴随着计算机技术在变电站中的应用，智能变电站的工作效率也慢慢地远超传统的变电站。工作人员也就可以根据智能变电站收集的数据进行对比分析，这样就能够及时的找出智能变电站中存在的问题，然后及时的进行处理。 2 智能变电站设计中二次继电保护稳定控制系统应用的技术 工作人员在技术分析以及应用路径判定的过程中，一定要结合实际管理需求与控制措施，来确保应用模型的稳定性，从而更好地为管理体系的全面升级提供保障。我们知道智能电网二次继电保护系统，可以在提高供电服务品质的基础上，为项目升级充分奠定坚实的基础，同时也使用户在享受基本电能服务的同时，还可以获取更加有效的系统化信息，以此确保处理机制和管控措施之间的稳定性发展，还能够为项目整体升级奠定更加坚实的基础。因为只有从根本上提高管理系统的稳定性，才可以为整个系统升级与优化处理提供便利，然后进一步获得增值性与智能化的服务体验。 2.1 广域保护技术 智能电网二次继电保护稳定控制系统的广域保护技术，指的主要是技术结构将子域作为基本的分析单位，并且结合参数体系与管理机制，从而建构系统化的处理机制与控制措施，这样的话就能对子域内相关信息与继电保护数据展开深度分析以及集中调研，以此确保采集的有效性，而且也能对整个系统数据管控模型的综合性升级奠定更加坚实的基础。在对技术模型的域内以及域外展开综合性评定的时候，也要分析数据参数的稳定性与系统性，以此确保技术结构与应用体系的完整程度。广域保护技术在实际应用的时候，他的最大的优势就在于其能有效践行系统化的自动化控制模型，而且在升级数据分析能力的基础上，也可以保证操作流程的安全性与稳定性，从而为项目升级提供支撑，也能够为智能电网运行的安全性升级提供保障，最终实现整体技术结构以及组织架构的有效衔接。除此之外，广域继电保护技术还可以更加快捷地实施保护动作，来确保电网保护与技术保护之间建立更加默契的配合，然后从根本上提高继电保护的实际效率。因为技术本身具有较强的自适应判断能力，所以也就能够借助技术模型对于电网进行系统化的诊断。要注意在实际操作机制建立了以后，还要对建设智能电网系统展开深度整合，不仅要对技术与管理项目进行统筹优化，而且也要保证智能服务体系应用模型的稳定性，以此确保管理机制以及控制措施的完整性，进而为项目升级提供便利。 2.2 重构保护技术 智能电网二次继电保护稳定控制系统的重构保护技术也是很重要的一项技术，在实际技术结构应用与扩展的时候，需要借助相关参数体系与管理要求，同时还要积极践行更加完整的在线配置以及重组模型，以此确保电网结构与技术要求之间的匹配效果完全符合预期。在系统中应用保护重构技术的时候，技术人员要保证能够对继电保护系统的具体操作元件展开针对性地管理与实时监测，保证在对监测数据进行分析以后，还能针对具体问题进行诊断，然后建立健全对应的处理机制以及控制措施，以此确保隐性问题与故障都能得到有效地解决和处理，这样做的话可以在一定程度上提高整体技术结构与模型的稳定性。那么在技术结构应用后，还要能及时发现失灵故障，并且通过调整相关参数的数据从而组成模型，通过自动进行替代去保证继电保护系统运行的完整性与实效性。还要注意自愈功能是保护重构技术的核心优势，可以在提高整体效率的基础上，再去维护项目运行的质量，这样就能从根本上规避二次继电保护故障问题。相比之下重构保护技术更像是在实际运行的过程中，根据管理的要求以及数据体系的特点而去对整个系统进行重组，让二次继电保护稳定控制系统能够更好的发挥功能。通过运用重构保护技术，工作人员就可以实时的监控系统每个元件的工作状况，还可以在发现问题后，及时地根据监控数据来分析问题发生的原因然后及时的制定个性化的解决方案来正确的解决问题，从而可以增加系统的安全性与可靠性。重构保护技术还可以用在个别设备发生故障之后，通过实时的调整模型来寻找别的组件去代替发生故障的组件以此完成功能。让继电保护系统不会因为个别硬件损坏的关系而失效，这就是重构保护技术的最核心的功能，也就是说可以让二次继电保护稳定控制系统一直保持在一个高效的状态，从而解决二次继电保护系统的故障问题。 3 智能变电站二次继电保护稳定控制系统应用的发展前景 智能变电站二次继电保护稳定控制系统的应用未来会变得更加数字化，数字化是指智能变电站进行技术升级与改造，从而使模型能够更加符合实际情况，也可以给继电保护稳定控制系统提供更大的便利。除此之外还要实现测量数据的数字化，也就是说用光纤来代替电缆进行数据传输，这样做的话不仅可以提升数据的传输速度，而且还可以提高数据传输的安全性，总之数字化是继电保护稳定控制系统未来的发展趋势。另外，智能变电站二次继电保护稳定控制系统的应用未来会变得更加网络化，这主要是指通过互联网平台对收集到的信息进行分析与管理，可以使工作人员对数据信息的利用更加的高效，通过不断的改进管理机制，从而对二次继电保护稳定系统产生特别的意义。我们通过互联网平台进行数据传输，能够显著提高数据的准确性与实效性。即使网络化能够提升二次继电保护稳定控制系统的功能效率与稳定性，可是还是会带来一些问题，像在设备间进行网络互连之后产生的信息关联问题等，像这样的问题都需要技术人员不断的更新技术来彻底解决。最后自动化也是二次继电保护稳定控制系统的一个未来发展方向。自动化是智能变电站二次继电保护稳定控制系统的最核心的功能，意思是在实际的运行过程中，需要不断的深化自动化程度来提高智能变电站的运行效率，目前我国的智能变电站已经可以说是实现了大范围的自动化，可是仍然有一小部分至今还没有实现自动化，相信在未来的发展中，智能变电站二次继电保护稳定控制系统会实现全面的自动化，会优化自身功能，提高自己的安全性、稳定性以及实时性，也能够给智能化变电站的二次继电保护稳定控制系统的升级改造提供便利。
广域测量系统 前言（引言） 随着电力系统总容量的不断增加、网络结构的不断扩大、超高压长距离输电线路的增多以及用户对电能质量要求的逐渐提高，对电网的安全稳定提出了更高的要求。建立可靠的电力系统运行监视、分析和控制系统，以保证电网的安全经济运行，已成为十分重要的问题。近来受到广泛关注的广域测量系统（Wide-area measurement system，WAMS）可能在一定程度上缓解目前对大规模互联电力系统进行动态分析与控制的困难。 1．WAMS在国内外的应用情况 20世纪90年代初期，基于全球定位系统(GPS)的相量测量单元PMU的成功研制，标志着同步相量技术的诞生。美国NYPA(New York Power Authority)于1992年开始装设相量测量装置，除了用于相量测量以外，还用于系统谐波监测、系统扰动监测[1]。 韩国2002年9月投运8台PMU设备组成集中式系统，PMU数据更新速率为10Hz，每15min完成l次预想事故的稳定计算，实现暂态稳定控制。 西班牙Sevillanade Eleetrieidad电力公司专门使用WAMS测量的电压相角及幅值，大大简化状态估计。 我国PMU的研究起步于1995年，中国电力科学研究院引进台湾欧华科技有限公司的ADX3仪旧电网功角监测系统，从1995年开始组建了南方电网、华东电网、国调阳城——江苏输电线、福建——华东联络线实时功角监测装置。 电网广域监测系统采用同步相角测量技术，通过逐步布局全网关键测点的同步相角测量单元（PMU），实现对全网同步相角及电网主要数据的实时高速率采集。采集数据通过电力调度数据网络实时传送到广域监测主站系统，从而提供对电网正常运行与事故扰动情况下的实时监测与分析计算，并及时获得并掌握电网运行的动态过程。WAMS作为电网动态测量系统，兼顾了SCADA系统和故障录波系统的功能。其前置单元相量测量装置PMU能够以数百Hz的速率采集电流、电压信息，通过计算获得测点的功率、相位、功角等信息，并以每秒几十帧的频率向主站发送。PMU通过全球定位系统（GPS）对时，能够保证全网数据的同步性，时标信息与数据同时存储并发送到主站。因此，WAMS能够使调度人员实时监视到电网的动态过程。 （1）对于WAMS提供的系统动态过程的时间序列响应，直接应用某种时间序列预测方法或人工智能方法预测系统未来的受扰轨迹，并判断系统的稳定性。
阴极保护基本原理 一、腐蚀电位或自然电位 每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位（自然电位）。腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子，我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀而阴极区得到电子受到保护。相对于饱和硫酸铜参比电极(CSE)，不同金属的在土壤中的腐蚀电位（V） 金属电位（CSE） 高纯镁 -1.75 镁合金(6%Al，3%Zn，0.15%Mn) -1.60 锌 -1.10 铝合金(5%Zn) -1.05 纯铝 -0.80 低碳钢(表面光亮) -0.50to-0.80 低碳钢(表面锈蚀) -0.20to-0.50 铸铁 -0.50 混凝土中的低碳钢 -0.20 铜 -0.20 在同一电解质中，不同的金属具有不同的腐蚀电位，如轮船船体是钢，推进器是青铜制成的，铜的电位比钢高，所以电子从船体流向青铜推进器，船体受到腐蚀，青铜器得到保护。钢管的本体金属和焊缝金属由于成分不一样，两者的腐蚀电位差有时可达0.275V，埋入地下后，电位低的部位遭受腐蚀。新旧管道连接后，由于新管道腐蚀电位低，旧管道电位高，电子从新管道流向旧管道，新管道首先腐蚀。同一种金属接触不同的电解质溶液（如土壤），或电解质的浓度、温度、气体压力、流速等条件不同，也会造成金属表面各点电位的不同。 二、参比电极 为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的参比电极。饱和硫酸铜参比电极，其电极电位具有良好的重复性和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。不同参比电极之间的电位比较： 土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V） 被保护结构相对于不同参比电极的电位 饱和硫酸铜氯化银锌饱和甘汞 钢铁（土壤或水中） -0.85 -0.75 0.25 -0.778 钢铁（硫酸盐还原菌） -0.95 -0.85 0.15 -0.878 三、阴极保护 阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，即，牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。 1、牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较