智能化變電站的繼電保護方案分析

史天翔 董桐宇

國網(wǎng)長治供電公司 山西長治 046011

智能化變電站的繼電保護方案分析

史天翔 董桐宇

國網(wǎng)長治供電公司 山西長治 046011

本文分析了智能化變電站存在的技術(shù)優(yōu)勢，探討了智能變電站繼電保護的配置和原則，具體的保護方案。

智能化變電站；繼電保護；方案

一、智能化變電站存在的技術(shù)優(yōu)勢

1、智能的變電站在保護裝置方面采取統(tǒng)一的通信準(zhǔn)則，通信方面的準(zhǔn)則也是通信的規(guī)范在設(shè)備的行為和設(shè)備的描述性方面的特征以及數(shù)據(jù)方面的命名，數(shù)據(jù)定義和通用配置語言方面都屬于這個通信準(zhǔn)則的范圍之內(nèi)，它和傳統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)注進行比較的話，很明顯的可以得出一個簡單的通信規(guī)約，這是整個數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的一個標(biāo)準(zhǔn)，為了加強對設(shè)備之間可操作性，就可以在不同的廠家之間實現(xiàn)無漏洞的連接，也就是讓變電站的自動化系統(tǒng)中的對象通過這樣的系統(tǒng)建立起統(tǒng)一的模型。運用MMS功能運用到裝置和后臺之間，進行數(shù)據(jù)方面的交換也就是整個間隔層的部分，SMV的需要服務(wù)到采樣值方面的傳輸也就是在整個過程層的部分。

2、電子式的互感器，把傳感的模塊和整個合并單元兩個部分，共同構(gòu)建成為一個電子式特征的互感器，整個傳感器的模塊還可以叫做遠端的模塊，在對高壓一次側(cè)進行安裝的時候，需要對于一次側(cè)電壓電流方面進行實際的采集，以及有序的轉(zhuǎn)換之后，轉(zhuǎn)變成為數(shù)字的信號，在整個二次側(cè)安裝合并的單元，對于合并處理器方面，各個相遠端模塊進行信號方面的傳輸，在整個智能的變電站之中，把二次元設(shè)備與電子式互感器之間的接口，以及相關(guān)的裝置進行合并，讓它們行使各自的職責(zé)，對于合并的信號以及同步的數(shù)據(jù)、信號方面的分配以及供電，和傳統(tǒng)的電流、電壓互感器之間進行對比，整個電子式電壓方面的互感器以及電流方面的互感器，本身具有寬頻帶而且動態(tài)測量范圍很大，它還不含鐵芯具有很高的測量準(zhǔn)確度，能夠?qū)崿F(xiàn)很好的傳輸方面的性能。

二、智能變電站繼電保護的配置和原則

1、繼電保護設(shè)備作為智能電網(wǎng)變電站的重要組成部分，在滿足靈敏性、選擇性、速動性、可靠性要求的前提下，可將其配置分為過程層和變電站層二個方面內(nèi)容；過程層：一次設(shè)備配置獨立的主保護，就近下放安裝或和一次設(shè)備實現(xiàn)一體化，各間隔保護實現(xiàn)分布式安裝，雙重化配置；變電站層：后備保護集中式配置，站內(nèi)各電壓等級統(tǒng)一集中配置，集中式后備保護采用自適應(yīng)和在線實時整定技術(shù)，同時具備廣域保護的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)廣域保護的功能，也是雙重化配置。

對于一次設(shè)備，過程層配置單獨主保護，如果該設(shè)備是智能設(shè)備，那么保護設(shè)備是可在設(shè)備內(nèi)部安裝，否則可將保護設(shè)備、合并器與測控設(shè)備等安裝在離設(shè)備較近的匯控柜中，以便簡化設(shè)備的運行及維護。全站通過以太網(wǎng)統(tǒng)一傳輸GOOSE和采集量。除了分布式保護之間的數(shù)據(jù)實現(xiàn)同步，無需IEEE1558外，其余系統(tǒng)全站都運用IEEE1588對時。

該方案不僅簡化全站保護，同時也大大縮短了保護與被保護設(shè)備間的距離，可避免通信鏈路，如跳閘及采樣等不可靠性引起的保護功能失效。這樣的話，全站網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗將集中在錄波及監(jiān)控上，而繼電保護的網(wǎng)絡(luò)消耗將減少。

2、以110kV變電站為例，該站的連接，變電站電壓等級更高的對比度，連接形式及設(shè)備相對簡單。保護配置只需要滿足以下幾點：

(1)對傳統(tǒng)繼電保護，選擇性，靈敏可靠，快速等四項性能要求，被稱為“四性”。智能變電站繼電保護，繼續(xù)滿足“安全要求四性能”等實際工程的要求。

(2)110kV變電站以上的電壓等級高，為兩段連接形式的雙和單總線，具備一定的條件，可以安裝電子式電流、電壓互感器。

(3)變電站110kV電壓等級高，基于SE/GOOSE網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)層，站控層和MMS的網(wǎng)絡(luò)之間互不十?dāng)_，每個網(wǎng)絡(luò)訪問保護，每個數(shù)據(jù)之間的控制器是獨立的。

(4)110kV及以下電壓等級變電站在接地安裝保護裝置，可與智能終端功能的集成。

(5)為保護和監(jiān)控裝置，110kV變電站電壓等級低。

(6)對主變壓器，合并單元，每一方應(yīng)進行冗余配置，用于配置單套以及其他合并單元之間的間隔，110kV變電站電壓等級低。

(7)所有的合并單元，過程層網(wǎng)絡(luò)信息應(yīng)被記錄，并記錄故障記錄和分析網(wǎng)絡(luò)報告記錄。數(shù)據(jù)接口控制器和記錄裝置對應(yīng)，MMS和GOOSE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是互不干涉。

3、繼電保護過程層

智能變電站的繼電保護，重要的過程層設(shè)備，設(shè)備，部件和設(shè)備。具有快速跳閘功能的裝置的主保護配置，包括線路保護，變壓器保護、母線差動保護。智能變電站線路保護中應(yīng)采取的保護和監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)的監(jiān)控，與變電站靠近變電站繼電保護，和一個單一的組分配根據(jù)間隔。

線路保護與控制裝置不僅和GOOSE網(wǎng)絡(luò)鏈接交換信息，而合并單元和智能終端實施一個點對應(yīng)的點連接。保護與控制裝置的變電站將不通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到其他單元，但直接將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端，并直接向開關(guān)控制。由于線和總線的電子變壓器，在控制信號，可以通過合并單元封裝，將控制信號發(fā)送到SV單元，從而實現(xiàn)保護監(jiān)控功能。此外，區(qū)間數(shù)據(jù)可以保護測控裝置通過相應(yīng)的傳入的GOOSE網(wǎng)絡(luò).

4、智能變電站中的變壓器保護分布式雙套配置，就是主保護與后備保護裝置，如主、后備保護單獨的配置，后備保護應(yīng)與集成控制裝置一同時要彼此合并單元，智能終端配置相應(yīng)數(shù)量，保護直接對變壓器各數(shù)據(jù)進行采樣分析，直接跳開各側(cè)斷路器；其他如啟動失靈及其他保護配合信號由GOOSE網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)和信息傳輸變壓器非電量保護就地直接通過電纜接入斷路器跳閘，現(xiàn)場配置智能端，跳閘、控制等信號通過光纖上傳上GOOSE網(wǎng)絡(luò)。

5、智能變電站的分段保護配置與線路保護相似，保護單元分別和合并單元直接相連，與智能終端直接相連，不需要通過網(wǎng)絡(luò)進行信息及數(shù)據(jù)的交換，各自都實現(xiàn)直接數(shù)據(jù)信息采樣及跳開斷路器的功能?？玳g隔信號經(jīng)過互不干涉的GOOSE及SV網(wǎng)進行傳輸。分段保護單套配置，宜采用保護測控一體化設(shè)備。保護可直接跳分段斷路器，其他保護聯(lián)跳分段可通過GOOSE網(wǎng)相連實現(xiàn)，母線啟動失靈等情況也可通過GOOSE進行傳輸。

但是在整個智能化的變電站中運用了GOOSE網(wǎng)絡(luò)之后，就會出現(xiàn)二次回路存在被虛擬化的情況，為了時刻準(zhǔn)確了解二次回路的情況是否良好，就可以在GOOSE網(wǎng)絡(luò)之后連接相關(guān)的告警功能，也就是在整個裝置進行正常運轉(zhuǎn)的情況下，間隔五秒左右出現(xiàn)一次心跳的報文，如果連續(xù)出現(xiàn)了二十秒沒有收到心跳報文的情況，那么相關(guān)的接受保護裝置在對后臺進行監(jiān)控的時候，就會發(fā)出相關(guān)的GOOSE網(wǎng)絡(luò)連接方面的告警信號。采用網(wǎng)絡(luò)來替代電纜的方式就可以運用網(wǎng)絡(luò)報文的形式，實現(xiàn)信號傳輸回路方面的自檢。這樣就實現(xiàn)了對傳輸回路實際狀態(tài)的檢修防治，在傳統(tǒng)電纜回路出現(xiàn)接觸不可靠的情況下，不能進行自檢，這就會大大的降低運行變電站的實際維護工作的任務(wù)量，以及增加維護需要的成本。

總之，智能化變電站是未來變電站發(fā)展的方向，實現(xiàn)自動化和網(wǎng)絡(luò)化才能不斷實現(xiàn)創(chuàng)新和提高。與現(xiàn)今使用的繼電保護，在實現(xiàn)的方式上面存在著本質(zhì)的區(qū)別，需要在實踐的基礎(chǔ)上進行不斷的探究和學(xué)習(xí)。

[1]宋小舟.基于數(shù)字化變電站過程層的分布式母線保護的研制.[J].電力系統(tǒng)自化，2011.