智能變電站的繼電保護(hù)配置分析

郭俊文

摘??要：智能變電站發(fā)展得非常迅速，所以，有效配置智能變電站中的繼電保護(hù)是非常重要的。結(jié)合智能變電站的特點(diǎn)，分析了智能變電站的繼電保護(hù)配置方案，給出了網(wǎng)絡(luò)配置、間隔層、過程層設(shè)備配置和間隔間設(shè)備聯(lián)系的詳細(xì)方案。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);配置分析;單星型以太網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TM774??????????????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.080

智能變電站是一種采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備。它是以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測等基本功能，并根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能，實(shí)現(xiàn)與相鄰變電站、電網(wǎng)調(diào)度等互動的變電站。智能變電站是變電站發(fā)展的新趨勢，對建設(shè)智能電網(wǎng)、實(shí)行電網(wǎng)改革具有非常重要的意義。因此，為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化，本文將重點(diǎn)分析、探討110?kV智能變電站繼電保護(hù)的配置原則和實(shí)施方案。

1??智能變電站的特點(diǎn)

智能變電站是由站控層、間隔層和過程層組成的。它是開放式分層分布式系統(tǒng)，運(yùn)用IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)。其站內(nèi)信息具有唯一和共享的特點(diǎn)，可以保證故障信息、遠(yuǎn)動信息不重復(fù)采集。

站控層是由主機(jī)、遠(yuǎn)動通信裝置和各種二次功能站構(gòu)成的。它提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面，實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層、過程層設(shè)備等功能，形成全所監(jiān)控、管理中心，并與遠(yuǎn)方監(jiān)控/調(diào)度中心通信。

間隔層是由若干二次子系統(tǒng)組成的。在站控層和站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，它仍能獨(dú)立完成間隔層設(shè)備的監(jiān)控和保護(hù)功能。

過程層是由電子式互感器、合并單元、智能單元等構(gòu)成的。它能完成二次系統(tǒng)與一次設(shè)備相關(guān)的功能，包括實(shí)時(shí)運(yùn)行電氣量的采集、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測、控制命令的執(zhí)行等。

智能變電站與常規(guī)變電站的區(qū)別主要有以下三點(diǎn)：①出現(xiàn)了一些新設(shè)備，比如電子式互感器、合并單元、智能終端等;②應(yīng)用了大量的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī);③二次接線設(shè)計(jì)采用了大量的光纜。

2??智能變電站繼電保護(hù)配置方案

典型的110?kV變電站主接線為高壓側(cè)（110?kV）內(nèi)橋接線、低壓側(cè)（10?kV）單母分段接線。

2.1??網(wǎng)絡(luò)配置

站控層采用的是單星型以太網(wǎng)絡(luò)，所以，推薦全站過程層配置單星型以太網(wǎng)絡(luò)，采用GOOSE與SV共網(wǎng)的方式。推薦使用單星型以太網(wǎng)絡(luò)的原因主要有以下3點(diǎn)：①因?yàn)殚g隔數(shù)較少，為了減少交換機(jī)投資，推薦不按電壓等級組建過程層網(wǎng)絡(luò);②因?yàn)?10?kV側(cè)間隔保護(hù)單套配置，所以，過程層網(wǎng)絡(luò)單重化配置;③10?kV側(cè)推薦采用常規(guī)互感器，不考慮母差保護(hù)、間隔間無配合的情況，配置GOOSE單網(wǎng)，用于備自投、分段保護(hù)測控裝置等的相關(guān)配合。

2.2??間隔層和過程層的設(shè)備配置

設(shè)備配置主要包括互感器配置、合并單元配置、智能終端配置、保護(hù)裝置配置和測控裝置配置。

2.3??間隔間設(shè)備聯(lián)系

110?kV線路技術(shù)方案如圖1所示。每回線路配置單套完整的含主、后備保護(hù)和測控功能的線路保護(hù)測控裝置，采用點(diǎn)對點(diǎn)的方式，利用第一套合并單元采集線路ECT電流、母線EVT電壓，合并單元雙套配置，智能終端單套配置。但是，其應(yīng)通過獨(dú)立的網(wǎng)口分別與2套主變保護(hù)連接。

圖1??110?kV線路技術(shù)方案

110?kV內(nèi)橋和備自投技術(shù)方案如圖2所示。內(nèi)橋配置單套完整的含主、后備保護(hù)和測控功能的保護(hù)測控裝置，采用點(diǎn)對點(diǎn)的方式，利用第一套合并單元采集內(nèi)橋ECT電流、橋合并單元雙套配置、智能終端單套配置，但是，其應(yīng)通過獨(dú)立的網(wǎng)口分別與雙套主變保護(hù)連接。內(nèi)橋備自投裝置通過SV網(wǎng)采集線路電流、母線電壓等模擬量信息，通過GOOSE網(wǎng)采集線路、橋斷路器位置信息和變壓器第一套保護(hù)動作閉鎖備自投信息。根據(jù)備自投裝置安裝的位置，第二套變壓器保護(hù)動作閉鎖備自投信息可以通過變壓器保護(hù)裝置的GOOSE口點(diǎn)對點(diǎn)接至備自投裝置，也可以由變壓器高壓側(cè)智能終端輸出硬接點(diǎn)接至備自投裝置。

圖2??110?kV內(nèi)橋及備自投技術(shù)方案

變壓器電氣量保護(hù)雙套配置，每套含完整的主、后備保護(hù)功能。第一套變壓器保護(hù)接入以GOOSE和SV單網(wǎng);非電量保

護(hù)裝置和本體智能終端單套配置、就地布置，采用直接電纜跳閘的方式;非電量保護(hù)通過本體智能終端上送動作信息至以GOOSE網(wǎng)，用于測控和故障錄波。

低壓備自投技術(shù)方案如圖3所示。低壓備自投接入SV和以GOOSE單網(wǎng)，通過SV網(wǎng)取得變壓器低壓側(cè)和分段交流模擬量，通過以GOOSE網(wǎng)取得變壓器后備保護(hù)閉鎖信號和相應(yīng)斷路器位置并傳遞跳閘信號至相應(yīng)的斷路器。為了實(shí)行可靠的閉鎖，2套變壓器后備保護(hù)閉鎖信息均需接入備自投裝置。考慮到低壓備自投和變壓器低壓側(cè)智能終端一般都安裝在開關(guān)柜內(nèi)，距離較近，所以，推薦由變壓器低壓側(cè)智能終端直接輸出硬接點(diǎn)接入備自投裝置，并通過電纜采集母線電壓，跳分段斷路器也采用電纜直接跳閘的方式。

圖3??低壓備自投技術(shù)方案

由于低壓間隔保護(hù)安裝在開關(guān)柜內(nèi)，與一次設(shè)備距離較近，因此，采用常規(guī)電纜的方式采集開關(guān)量和模擬量，輸出硬接點(diǎn)至斷路器機(jī)構(gòu)跳閘。

由于低壓分段保護(hù)需要與變壓器保護(hù)、低壓備自投配合，所以，需接入以GOOSE和SV網(wǎng)，第一、第二套變壓器保護(hù)跳分段斷路器分別通過以GOOSE網(wǎng)和變壓器低壓側(cè)智能終端直接輸出硬接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。

圖4??低壓分段技術(shù)方案

3??結(jié)束語

綜上所述，智能變電站已經(jīng)逐漸成為了未來變電站發(fā)展的趨勢。繼電保護(hù)設(shè)備對研究智能變電站的繼電保護(hù)配置有非常重要的意義。因此，為了進(jìn)一步發(fā)展智能變電站，不僅要探討變電站的網(wǎng)絡(luò)配置問題，還要探討各設(shè)備的配置方案，并且考慮各設(shè)備之間的聯(lián)系，進(jìn)而保證設(shè)備的高質(zhì)量運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]楊超.110?kV智能變電站的繼電保護(hù)分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012（08）.

[2]劉勇，江均，龍波，等.智能變電站的繼電保護(hù)配置研究[J].科技資訊，2013（13）.

[3]夏勇軍，蔡勇，陳宏，等.110?kV智能變電站繼電保護(hù)若干問題研究[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（02）.

〔編輯：白潔〕

Intelligent?Substation?Relay?Configuration?Analysis

Guo?Junwen

Abstract：?Intelligent?Substation?developed?very?rapidly，?so?the?effective?allocation?of?intelligent?substation?relay?protection?is?very?important.?Combining?the?characteristics?of?intelligent?substation，?analyzes?intelligent?substation?relay?protection?scheme，?giving?the?network?configuration，?detailed?program?spacer?layer，?the?process?layer?device?configuration?and?spacing?between?devices?connected.

Key?words：?intelligent?substation;?protection;?configuration?analysis;?single?star?ethernet