智能變電站繼電保護(hù)配置的展望和探討

王小宇

摘 要：隨著國(guó)家電網(wǎng)公司提出建設(shè)“具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的發(fā)展目標(biāo)，智能變電站作為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)與核心部分，其良好的發(fā)展建設(shè)與堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的總體目標(biāo)實(shí)現(xiàn)有著緊密的聯(lián)系。而繼電保護(hù)裝置作為變電站電力系統(tǒng)中所不可或缺的重要組成部分，在確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、保證電能質(zhì)量以及避免故障的再擴(kuò)大和事故發(fā)生等各個(gè)方面都起著至關(guān)重要的作用。文章結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，從智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范和配置方案出發(fā)，并就智能變電站繼電保護(hù)配置的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；配置；展望

隨著智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化與發(fā)展，不僅降低了運(yùn)行檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且極大的提高了整個(gè)電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性，對(duì)當(dāng)前堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)也起到了重要的促進(jìn)與推動(dòng)作用。

1 智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范

國(guó)家電網(wǎng)公司于2010年4月頒布了《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》，其主要目的是為了徹底貫徹與落實(shí)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的總發(fā)展戰(zhàn)略，并對(duì)智能變電站的繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用起到一定的規(guī)范與促進(jìn)。在該技術(shù)規(guī)范中就當(dāng)前我國(guó)智能變電站建設(shè)中的特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)要求、配置原則、信息交互等各方面進(jìn)行了系統(tǒng)的規(guī)范，并主要適用于110KV及以上等級(jí)的改擴(kuò)建或者新建智能變電站繼電保護(hù)配置的應(yīng)用。

繼電保護(hù)配置在功能上的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)將其作為一個(gè)完整的體系，并通過(guò)一次設(shè)備、保護(hù)裝置、二次回路以及通道之間的相互協(xié)調(diào)與配合，以發(fā)揮出變電站繼電保護(hù)的整體功能。在變電站繼電保護(hù)和站控層之間的信息交互采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，跳合閘與聯(lián)閉鎖信息命令則采用GOOSE機(jī)制或電纜直接傳輸，數(shù)據(jù)信息的采集則可通過(guò)電子互感器或者傳統(tǒng)互感器得以實(shí)現(xiàn)。

在該技術(shù)規(guī)范的附錄部分，還分別就110KV變電站的單母分段接線形式、220KV及以上等級(jí)變電的雙母線接線形式、以及500KV變電站的3/2接線形式中的繼電保護(hù)具體實(shí)施方案，作出詳細(xì)、明確的說(shuō)明與圖例介紹，以加強(qiáng)了當(dāng)前智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)改造的可行性與可操作性。

2 智能變電站繼電保護(hù)總體配置方案與配置原則

2.1 繼電保護(hù)總體配置方案

在智能變電站的繼電保護(hù)總體配置方案中，應(yīng)通過(guò)變電站中的過(guò)程層和變電站層以共同構(gòu)建成智能變電站的主體設(shè)備。對(duì)于變電站中的過(guò)程層和一次設(shè)備的配置應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立主保護(hù)，例如不是智能設(shè)備時(shí)，則應(yīng)當(dāng)將測(cè)控設(shè)備與保護(hù)設(shè)備等一次設(shè)備就近設(shè)置在匯控柜內(nèi)，以有效減少運(yùn)行與設(shè)備維護(hù)的工作量；如是智能設(shè)備時(shí)，則應(yīng)當(dāng)將設(shè)備裝置在內(nèi)部。該繼電保護(hù)總體配置方案，可有效避免因數(shù)據(jù)采樣、通信鏈路跳閘而導(dǎo)致的保護(hù)功能失效，同時(shí)還減少了繼電保護(hù)配置中所需消耗的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)份額。

2.2 繼電保護(hù)配置原則

（1）智能變電站繼電保護(hù)的配置，應(yīng)以加強(qiáng)保護(hù)裝置的可靠性作為基礎(chǔ)，并充分滿足選擇性、可靠性、速動(dòng)性以及靈敏性等方面的要求。變電站繼電保護(hù)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施的不僅是繼電保護(hù)裝置，而是繼電保護(hù)系統(tǒng)，要求二次回路、一次設(shè)備以及保護(hù)裝置進(jìn)行配合協(xié)調(diào)。

（2）繼電保護(hù)裝置適宜獨(dú)立分散及就地安裝，繼電保護(hù)裝置的安裝和運(yùn)行環(huán)境均應(yīng)滿足相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。110KV及以上電壓等級(jí)的各網(wǎng)絡(luò)應(yīng)相互獨(dú)立，為有效避免同一裝置在接入不同網(wǎng)絡(luò)時(shí)，所造成各網(wǎng)絡(luò)之間的相互干擾，要求裝置內(nèi)部各網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口控制器也應(yīng)完全獨(dú)立。

（3）繼電保護(hù)裝置應(yīng)直接采樣，在采樣時(shí)對(duì)多間隔或單間隔的保護(hù)適宜直接跳閘進(jìn)行，如需要采取其它的跳閘方式，要求相應(yīng)設(shè)備均應(yīng)滿足配置原則中對(duì)于保護(hù)可靠性和快速性的要求。對(duì)電子式互感器的采樣可通過(guò)兩路獨(dú)立的采樣系統(tǒng)進(jìn)行，每路采樣系統(tǒng)均應(yīng)接入合并單元（MU）并采用雙A/D系統(tǒng)，每個(gè)合并單元（MU）的輸出兩路數(shù)字的采樣值可通過(guò)同一路通道進(jìn)入同一套保護(hù)裝置當(dāng)中。

（4）對(duì)110KV及以上電壓等級(jí)的單母線和雙母線分段等接線型式中，各間隔適宜配置獨(dú)立的三相ECVT，以提高繼電保護(hù)的可靠性，并實(shí)現(xiàn)對(duì)二次回路的有效簡(jiǎn)化。

（5）繼電保護(hù)裝置之間的聯(lián)閉鎖、失靈啟動(dòng)等數(shù)據(jù)信息，適宜采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式。對(duì)于斷路器接點(diǎn)位置可采用網(wǎng)絡(luò)傳輸，而本間隔則采用GOOSE點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式，間隔間適宜采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。

3 對(duì)智能變電站繼電保護(hù)未來(lái)發(fā)展的展望

當(dāng)前，隨著我國(guó)建設(shè)“具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”發(fā)展目標(biāo)的逐步實(shí)現(xiàn)，智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)也將逐漸向著向著自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化方向邁進(jìn)。

3.1 數(shù)據(jù)信息采集的自動(dòng)化

隨著當(dāng)前電子式互感器與光電效應(yīng)互感器等一系列高新設(shè)備在智能變電站中的逐步應(yīng)用，為繼電保護(hù)裝置的自動(dòng)化采集工作提供了基礎(chǔ)與可能。而且伴隨著變電站間隔層功能逐漸下放到過(guò)程層中進(jìn)行完成，也使得變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的集成化程度更高，結(jié)構(gòu)也更為簡(jiǎn)單，也進(jìn)一步加強(qiáng)了數(shù)據(jù)信息的采集工作中對(duì)電磁的抗干擾能力。同時(shí)，伴隨著智能變電站監(jiān)控模塊的日益成熟，分布式結(jié)構(gòu)模式的優(yōu)點(diǎn)相較于集中式更加明顯，也提高了對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的效率，而且有效減輕了主控單元的負(fù)擔(dān)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)化

隨著在智能變電站中，通信標(biāo)準(zhǔn)體系的提出，使得智能變中電力系統(tǒng)產(chǎn)品正日益朝著統(tǒng)一模型、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以及互聯(lián)開(kāi)放的方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)化在繼電保護(hù)配置中的應(yīng)用，不僅避免了各網(wǎng)絡(luò)間的相互干擾，保證了信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼鎸?shí)有效，而且信息的標(biāo)準(zhǔn)化也使繼電保護(hù)系統(tǒng)能充分保證在選擇性、可靠性、速動(dòng)性和靈敏性方面的配置要求。

3.3 數(shù)字化發(fā)展

數(shù)字化發(fā)展也是智能變電站發(fā)展的最終目標(biāo)，隨著當(dāng)前智能電子設(shè)備、智能開(kāi)關(guān)設(shè)備、光電式電流和電壓互感器等新型設(shè)備的出現(xiàn)，也標(biāo)志著我國(guó)智能變電站正逐步向著數(shù)字化方向邁進(jìn)。在智能變電站繼電保護(hù)配置中，隨著數(shù)字化控制回路和數(shù)字化傳感器逐步取代了傳統(tǒng)的一次性回路，并通過(guò)一次設(shè)備、保護(hù)裝置、二次回路以及通道之間的相互協(xié)調(diào)與配合，以有效發(fā)揮出了變電站繼電保護(hù)的整體性能，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的運(yùn)行管理。

4 結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)智能變電站的推廣與建設(shè)中，繼電保護(hù)技術(shù)一直是智能變電站的核心技術(shù)。繼電保護(hù)技術(shù)與配置方案的良好實(shí)現(xiàn)，對(duì)提高變電站安全運(yùn)行水平，以及實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的運(yùn)行管理都起到了極大的促進(jìn)作用。我們應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)領(lǐng)域新技術(shù)的研究與探索，以促進(jìn)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展與完善，為實(shí)現(xiàn)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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