110kv 智能變電站配電保護(hù)配置

鄭權(quán)偉

蘇州供電公司

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的智能化受到了廣泛的關(guān)注，尤其是在現(xiàn)代科技的帶動(dòng)下，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展的方向，它是一種集高新技術(shù)為一體的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部以變電站為整體電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)，對(duì)整體電網(wǎng)的有效運(yùn)行以及電壓變化都具有重要作用。隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式逐漸朝向環(huán)保方向，并逐步走向信息化與數(shù)字化平臺(tái)，智能電網(wǎng)的出現(xiàn)成為了現(xiàn)代電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展的必然產(chǎn)物，且它相比傳統(tǒng)常規(guī)變電站具有范圍廣、深度強(qiáng)、層次復(fù)雜的信息處理優(yōu)勢(shì)，深受各國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的熱愛(ài)。

1 110kv 智能變電站概述

智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成和環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和檢測(cè)等基本功能，同時(shí)，具備支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。

智能變電站是一種開(kāi)放式，且內(nèi)部具有多層級(jí)結(jié)構(gòu)的分層式系統(tǒng)，主要是由站控層、間隔層以及過(guò)程層構(gòu)成。內(nèi)部信息通信標(biāo)準(zhǔn)采用IEEC61850 為主，站內(nèi)的所有信息經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的手段進(jìn)行收集處理后具有共享性與唯一性，利用專(zhuān)業(yè)手段進(jìn)行處理后可以保證信息的完整性，實(shí)現(xiàn)了信息的唯一性。

站控層主要的構(gòu)成內(nèi)容是中央主機(jī)與遠(yuǎn)程通信裝置，且配合使用不同的二次功能站，可以為站內(nèi)的人員提供有效的人機(jī)聯(lián)系界面，從而實(shí)現(xiàn)最有效的控制間的間隔。采用該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以對(duì)整體電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控，將監(jiān)控中的數(shù)據(jù)流傳輸?shù)焦芾碇行?，?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度與控制。

此外，過(guò)程層內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含電子式互感器、合并單元以及智能單元，其主要功能在于完成二次系統(tǒng)與以此設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)，在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行電氣量的數(shù)據(jù)收集，配合整體系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)性的監(jiān)控。

智能變電站相比常規(guī)變電站內(nèi)包含一些新型設(shè)備，包括電子互感器、合并單元以及職能單元等，系統(tǒng)內(nèi)部采用了大量的交換機(jī)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要采用二次接線設(shè)計(jì)，整體電路都進(jìn)行光纜的鋪設(shè)，完成系統(tǒng)建構(gòu)。

2 保護(hù)配置原則

110kv 變電站相比其他更高等級(jí)的變電站，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，且采用單一的接線形式，因此，在對(duì)該變電站施加繼電保護(hù)技術(shù)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)國(guó)家規(guī)定進(jìn)行配置。

110kv 智能變電站的繼電保護(hù)方案，應(yīng)該以選擇性、靈活性與可靠性為核心標(biāo)準(zhǔn)，且內(nèi)部的過(guò)程層SV 網(wǎng)、GOOSE 網(wǎng)以及MMS 網(wǎng)應(yīng)該保持獨(dú)立性，且網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的接口應(yīng)該按照不同的技術(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立。從設(shè)備角度而言，110kv 智能變電站內(nèi)部的線路主要采用雙母線或單母線，并配合使用分段技術(shù)進(jìn)行線路的連接，它可以完成整體電路電子式的接通，這就需要在電路環(huán)節(jié)部分設(shè)置相應(yīng)的電壓互感器，尤其是在不同的線路以及變壓器間隔部分，安裝三相電子式電壓互感器，盡可能利用先進(jìn)的技術(shù)，測(cè)量不同的電路電流量以及電壓比率，從而根據(jù)電路實(shí)際情況安裝相應(yīng)的電流互感器與電壓互感器。

此外，110kv 智能變電站因其電壓等級(jí)相抵較低，因此，應(yīng)該采用動(dòng)態(tài)控制與測(cè)試為一體的保護(hù)裝置，一般選擇具集成性的保護(hù)裝置，且內(nèi)部具有獨(dú)立的智能終端服務(wù)器，安置單獨(dú)配套的裝置才能保證繼電器保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

在不同結(jié)構(gòu)的變壓器內(nèi)部應(yīng)該根據(jù)單元結(jié)構(gòu)選擇放置冗余配置，而其他得間隔區(qū)域則放置單套配置，這樣整體變壓器的電路保護(hù)就形成了獨(dú)立的保護(hù)回流，有效的保護(hù)了整體電路的有效性與完整性。在智能變電站中，設(shè)置獨(dú)立的記錄分析裝置，動(dòng)態(tài)跟蹤記錄電路系統(tǒng)中存在電流量，并匯集合并單元以及過(guò)程層GOOSE 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的信息資料，將數(shù)據(jù)信息通過(guò)專(zhuān)用的數(shù)據(jù)傳輸渠道傳輸?shù)綌?shù)據(jù)模型處理庫(kù)中，完成對(duì)數(shù)據(jù)的最終處理，統(tǒng)借助錄波器與網(wǎng)絡(luò)報(bào)文幾率來(lái)分析整體電路系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)資料，將SV、GOOSE、MMS 網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合處理，并要保證各個(gè)控制器之間的獨(dú)立。

3 配電保護(hù)配置方案

根據(jù)相關(guān)規(guī)程要求及上述配電保護(hù)配置的原則內(nèi)容，可從線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)等方面入手設(shè)計(jì)配電保護(hù)配置方案。

智能變電站線路保護(hù)配置

對(duì)于110kv 智能變電站而言，其站內(nèi)保護(hù)和站內(nèi)測(cè)控功能應(yīng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一設(shè)計(jì)，單套配置上要保留間隔，線路保護(hù)上要對(duì)斷路器進(jìn)行直采直跳形式，在啟動(dòng)斷路器功能上要將失靈、重合閘等功能與GOOSE 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)鏈接。首先，線路間隔內(nèi)的保護(hù)測(cè)控裝置均采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行鏈接和傳輸，并直接連接合并單元、智能終端，實(shí)現(xiàn)GOOSE網(wǎng)信息交換。其次，保護(hù)測(cè)控裝置不能依賴(lài)GOOSE 網(wǎng)，而要通過(guò)與智能終端連接來(lái)實(shí)現(xiàn)直接跳閘功能，通過(guò)與合并單元連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)直接采樣功能。再次，要在線路和母線上安裝電子式互感器，以獲取電流電壓信號(hào)，并接入合并單元，等數(shù)據(jù)打包后再通過(guò)光纖傳輸，送到SV 網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)測(cè)控裝置。最后，跨間隔信息應(yīng)采用GOOSE 網(wǎng)絡(luò)傳輸方式來(lái)接入保護(hù)測(cè)控裝置。

智能變電站變壓器保護(hù)配置

對(duì)于110kv 變壓器而言，其電量保護(hù)應(yīng)采取雙套配置方式，并保持主配置與后備配置一體化。若條件特殊需將二者分開(kāi)配置，至少要保證二者在測(cè)控裝置上實(shí)現(xiàn)一體化。在采用雙套保護(hù)配置時(shí)，其各側(cè)合并單元及智能終端均應(yīng)采用雙套配置，保證中性點(diǎn)電流和間隙電流均能并入相應(yīng)側(cè)合并單元。

其中，變壓器保護(hù)首先應(yīng)對(duì)各側(cè)斷路器進(jìn)行直采直跳方式，采用GOOSE 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)跳母聯(lián)、分段斷路器及閉鎖備自投、啟動(dòng)失靈的傳輸。其次，為實(shí)現(xiàn)失靈跳功能，應(yīng)通過(guò)GOOSE 網(wǎng)絡(luò)接受失靈保護(hù)跳閘命令，實(shí)現(xiàn)變壓器各側(cè)斷路。再次，為實(shí)現(xiàn)信號(hào)直采功能，要保證變壓器各側(cè)合并單元能將電流電壓信號(hào)直送SV 網(wǎng)和變壓器保護(hù)裝置，但變壓器保護(hù)裝置并不直接從SV 網(wǎng)絡(luò)讀取數(shù)據(jù)。最后，對(duì)于主變高中低壓側(cè)的職能終端應(yīng)進(jìn)行冗余配置，而主變本體職能終端應(yīng)進(jìn)行單套配置。主變本體職能終端應(yīng)具有主變本體/有載開(kāi)關(guān)非電量保護(hù)、上傳本體各種非電量信號(hào)的功能。變壓器非電量保護(hù)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)配置本體職能終端，現(xiàn)場(chǎng)直接電纜跳閘，其中非電量動(dòng)作報(bào)文、調(diào)檔和接地刀閘控制信息應(yīng)通過(guò)GOOSE 網(wǎng)進(jìn)行傳輸。

智能變電站母聯(lián)保護(hù)配置

分段保護(hù)裝置應(yīng)不通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)直接連接合并單元實(shí)現(xiàn)直接采樣功能，還應(yīng)不通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換直接連接智能終端實(shí)現(xiàn)直接跳閘功能。同時(shí)，用于保護(hù)裝置、合并單元和智能終端等設(shè)備的GOOSE 網(wǎng)和SV 網(wǎng)要保持相互獨(dú)立，分別實(shí)現(xiàn)跨間隔傳輸信號(hào)功能。另外，110kv 分段保護(hù)跳閘通常采取點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)直跳，主變保護(hù)等其他跳分段則采用連接GOOSE 網(wǎng)絡(luò)的方式，而母聯(lián)保護(hù)的啟動(dòng)母線適齡也可通過(guò)GOOSE 網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)進(jìn)行采樣。

智能變電站低頻低壓減載保護(hù)配置

設(shè)置低頻低壓減載保護(hù)裝置是保證變電系統(tǒng)安全運(yùn)行的有效手段，通常依據(jù)網(wǎng)絡(luò)采樣和網(wǎng)絡(luò)跳閘方式對(duì)其進(jìn)行配置裝。低頻低壓減載保護(hù)一般通過(guò)SV 網(wǎng)接收來(lái)自母線PT 合并單元的電壓采樣信息并進(jìn)行邏輯判斷，并通過(guò)GOOSE 網(wǎng)發(fā)送關(guān)各母線開(kāi)關(guān)跳閘的信息，各開(kāi)關(guān)職能終端依據(jù)所接收的GOOSE 信息在各開(kāi)關(guān)間隔中啟動(dòng)相應(yīng)動(dòng)作。相對(duì)于過(guò)去過(guò)多使用二次電纜現(xiàn)象，網(wǎng)采網(wǎng)跳配置方案更符合現(xiàn)代電網(wǎng)的綠色環(huán)保理念。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和高新技術(shù)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，變電站建設(shè)也逐步走向了數(shù)字化和智能化。該兩項(xiàng)技術(shù)的投入使用對(duì)智能變電站的發(fā)展起著重要的推動(dòng)作用。智能電網(wǎng)代表了現(xiàn)代全球能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方向，代表了電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的主攻方向，而繼電保護(hù)措施是智能電網(wǎng)構(gòu)件中重要的二次設(shè)備。隨著變電站實(shí)踐的通用對(duì)象GOOSE 通信技術(shù)的應(yīng)用，在同一標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)上就可實(shí)現(xiàn)共享實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)，并讓繼電保護(hù)配置和二次接線設(shè)計(jì)得到了有效簡(jiǎn)化。