智能變電站保護(hù)配置方案的探究

【摘要】科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展，大大提高了變電站自動(dòng)化水平和運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性。繼電保護(hù)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅能夠切斷故障，保證無故障設(shè)備與線路的正常運(yùn)行，而且有效提高了我國(guó)變電站正常運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，滿足了人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的需要，實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。本文先是對(duì)變電站繼電保護(hù)方案的現(xiàn)狀進(jìn)行概述，又分別闡述了智能變電站系統(tǒng)、智能變電站繼電保護(hù)配置，最后分析介紹了智能變電站繼電保護(hù)。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；保護(hù)配置方案；可靠性；繼電保護(hù)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)電力系統(tǒng)的技術(shù)也得到了前所未有的發(fā)展，且變電站自動(dòng)化水平大大提高，具有良好的可靠性與有效性。計(jì)算機(jī)技術(shù)在我國(guó)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中得到大范圍的使用，變電站的集中分布方式也逐漸向分布分散的方向發(fā)展，推動(dòng)了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的變革。隨著繼電保護(hù)、測(cè)控裝置等智能電子設(shè)備在我國(guó)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，完善了我國(guó)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，提高了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。筆者結(jié)合智能變電站保護(hù)配置方案與工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)智能變電站保護(hù)配置方案進(jìn)行了分析闡述，以推動(dòng)我國(guó)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化發(fā)展。

一、變電站繼電保護(hù)方案的現(xiàn)狀

電網(wǎng)的主要設(shè)備包括以下幾種：變壓器、發(fā)電機(jī)以及輸電線路，而繼電保護(hù)主要是對(duì)變電站運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障后，自動(dòng)進(jìn)行切除，隔離故障，以對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，從而保證無故障部分設(shè)備與線路的正常運(yùn)行，以滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活用電量的需求。根據(jù)繼電保護(hù)功能可以分為兩種：主保護(hù)、后備保護(hù)，且主保護(hù)受到變電站運(yùn)行的影響較小，能夠在短時(shí)間內(nèi)排除故障元件，而如果主保護(hù)出現(xiàn)拒動(dòng)現(xiàn)象的話，后備保護(hù)就能完成切除故障，以避免對(duì)其他斷路器、保護(hù)器造成影響，減少變電站的故障率，保障其正常運(yùn)行。繼電保護(hù)系統(tǒng)的目的是切除故障，但是卻不能反映故障切除后變電站系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，無法繼續(xù)對(duì)變電站進(jìn)行保護(hù)，因此又可能導(dǎo)致其他元件無法正常工作或者是工作存在異常，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成電力系統(tǒng)的瓦解。

二、智能變電站系統(tǒng)的概述

從邏輯角度來看，變電站可分為間隔層、過程層與站控層三部分，間隔層主要是指二次設(shè)備，例如測(cè)控裝置、繼電保護(hù)系統(tǒng)等；過程層主要是指斷器、電流電壓互感器、變壓器以及隔離開關(guān)等；站控層是指站域控制系統(tǒng)、對(duì)時(shí)系統(tǒng)、工作站、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)以及監(jiān)控主機(jī)等，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)的進(jìn)行報(bào)警，并對(duì)變電站設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視與采集，采集點(diǎn)呢狗糧、同步相量，對(duì)信息進(jìn)行保護(hù)管理，站控層能夠?qū)崿F(xiàn)高度集中管理的作用。智能變電站系統(tǒng)需要滿足基本的選擇性、可靠性、速動(dòng)性以及靈敏性的要求，以提高變電站的自動(dòng)化水平與性能的穩(wěn)定性。在智能變電站繼電保護(hù)相關(guān)信息的交互過程中，需要依據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)，利用GOOSE機(jī)制來實(shí)現(xiàn)聯(lián)閉鎖信息、跳合閘命令的傳輸，而電壓電流量著利用電子式互感器來完成采集。

三、智能變電站繼電保護(hù)的配置方案

在繼電保護(hù)的發(fā)展過程中，由模擬式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字式，但是經(jīng)歷的時(shí)間太長(zhǎng)，直到今日，我國(guó)的繼電保護(hù)還深受模擬式保護(hù)的影響，無法將計(jì)算機(jī)技術(shù)所具備的優(yōu)勢(shì)與作用充分發(fā)揮，也沒有將相關(guān)技術(shù)成果應(yīng)用到我國(guó)的繼電保護(hù)中。在IIEC67850標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，開展智能變電站繼電保護(hù)，以實(shí)現(xiàn)站控層與保護(hù)層之間信息的交互，利用GOOSE機(jī)制與電纜連接來實(shí)現(xiàn)聯(lián)閉鎖信息與跳合閘命令的傳輸。在對(duì)單間隔進(jìn)行保護(hù)的過程中，操作人員應(yīng)直接選用跳閘，與母線保護(hù)有關(guān)的操作可通過跳閘實(shí)現(xiàn)。如果要對(duì)多間隔進(jìn)行保護(hù)，工作人員在進(jìn)行綜合考慮后發(fā)現(xiàn)可以選用其它跳閘方式實(shí)現(xiàn)，在保證機(jī)電設(shè)備快速性與可靠性要求的前提條件下，可以使用。在對(duì)失靈啟動(dòng)、聯(lián)閉鎖等進(jìn)行機(jī)電保護(hù)時(shí)，可以通過GOOSE傳輸方式實(shí)現(xiàn)，比如主變保護(hù)、線路保護(hù)、負(fù)壓閉鎖等。而斷路器節(jié)點(diǎn)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)操作與網(wǎng)絡(luò)傳輸也可通過GOOSE實(shí)現(xiàn)。

1、電壓等級(jí)在220kv以上的繼電保護(hù)配置

在此類電壓等級(jí)的繼電保護(hù)配置中需要嚴(yán)格遵循雙重化要求，不僅保證保護(hù)系統(tǒng)的獨(dú)立性，而且還需要確保良好的安全性與可靠性，而在雙重化配置的過程中，過程層則需要符合完全獨(dú)立的要求。雙重化配置需要對(duì)智能終端、單元進(jìn)行配置，也包括主變中低壓側(cè)，過程層可以根據(jù)電壓等級(jí)進(jìn)行組網(wǎng)，在雙重化配置過程中，第1套與過程層中的A網(wǎng)相連接，第2套與過程層中的B網(wǎng)相連接，為了防止兩者之間的干擾，A網(wǎng)與B網(wǎng)應(yīng)保證完全獨(dú)立性。

2、110kv線路的繼電保護(hù)配置

在110kv線路的繼電保護(hù)中使用單套配置，一般選擇測(cè)控一體化設(shè)備的保護(hù)，且110kv變壓器中電量的保護(hù)最好是使用雙套配置，而不選擇測(cè)控一體化設(shè)備。在電壓等級(jí)超過220kv線路的雙重化配置中，受到數(shù)據(jù)源切換、測(cè)控雙重配置等因素的影響，因此不需要選擇測(cè)控一體化設(shè)備來進(jìn)行保護(hù)。

3、66kv、電壓等級(jí)小于35kv的間隔保護(hù)

在間隔保護(hù)的設(shè)置過程中，使用開關(guān)柜方式的話，就需要操作人員在開關(guān)柜內(nèi)安裝保護(hù)裝置，并使用保護(hù)測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)保護(hù)，而不適宜使用電子交互式互感器。在戶外敞開式的設(shè)置過程中，已使用電子互感器，通過保護(hù)測(cè)控裝置，實(shí)現(xiàn)集智能終端、保護(hù)、單元功能、測(cè)控等于同一個(gè)裝置。低壓間隔之間的聯(lián)閉鎖信息可以利用GOOSE來實(shí)現(xiàn)交互，也可使用MMS與GOOSE有效結(jié)合的一種方案。

四、智能變電站繼電保護(hù)

1、分布式母線保護(hù)

我國(guó)以前利用集中式母線保護(hù)來實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的目的，不僅存在嚴(yán)重的電磁干擾，而且擴(kuò)展的難度較高，而分布式母線保護(hù)中就是專門針對(duì)間隔，具備良好的分散處理功能，屬于我國(guó)母線保護(hù)發(fā)展的主要方向，包括多個(gè)部分，例如：間隔處理單元、間隔數(shù)據(jù)交換、中央處理單元等。

2、變壓器保護(hù)

變壓器的保護(hù)主要是主保護(hù)，也就是差動(dòng)保護(hù)，需要操作人員能夠?qū)收想娏鳌?lì)磁涌流進(jìn)行正確的辨別，以降低外部短路狀態(tài)下電流的不平衡導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的出現(xiàn)。通過電子式互感器具備的高頻分量、高保真?zhèn)髯冎绷鞯膬?yōu)勢(shì)，對(duì)故障電流、勵(lì)磁涌流進(jìn)行正確的分辨。對(duì)于變壓器中存在的不平衡電流，操作人員需要借助電子式互感器的幫助，來提高設(shè)備的靈敏度，從而來提高變壓器差動(dòng)保護(hù)所具備的有效性。

結(jié)束語

綜上所述，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)具有靈活性、方便性等特點(diǎn)，變電站繼電保護(hù)所具備的優(yōu)勢(shì)日漸明顯，且在我國(guó)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，極大的推動(dòng)了我國(guó)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展。智能變電站的繼電保護(hù)能夠有效提高變電站的自動(dòng)化水平與智能化，保障變電站正常運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性，滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的用電量需求，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。

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