二次繼電保護(hù)裝置在智能變電站的應(yīng)用設(shè)計(jì)

曾 娟

（廣東天聯(lián)電力設(shè)計(jì)有限公司，510000）

二次繼電保護(hù)裝置在智能變電站的應(yīng)用設(shè)計(jì)

曾 娟

（廣東天聯(lián)電力設(shè)計(jì)有限公司，510000）

對(duì)于大朗變電站建站的背景進(jìn)行了闡述，指出了大朗變電站當(dāng)前所面臨的問(wèn)題，對(duì)于二次繼電保護(hù)裝置在智能變電站中的具體應(yīng)用包括綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、二次接線(xiàn)、直流系統(tǒng)、元件保護(hù)與自動(dòng)化裝置中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，以期為大朗變電站智能化的改造提供一定的借鑒。

智能變電站；自動(dòng)化系統(tǒng)；二次接線(xiàn)；直流系統(tǒng)；元件保護(hù)與自動(dòng)化裝置

1 大朗站建站背景

220kV的大朗變電站位于東莞的東南部地區(qū)的大朗站，其主要的供電范圍為大朗鎮(zhèn)，同時(shí)兼顧向黃江以及東坑鎮(zhèn)進(jìn)行供電。大朗鎮(zhèn)在東莞市的經(jīng)濟(jì)總體中占據(jù)著重要的地位，是東莞市八個(gè)最為發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)鎮(zhèn)之一，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展該地區(qū)的用電負(fù)荷也呈現(xiàn)出較快增長(zhǎng)的趨勢(shì)，比如在2008年大朗變電站的最高的負(fù)荷為562MW，負(fù)載率在用電高峰期可以達(dá)到95%以上，而在夏季還經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)用電過(guò)載的現(xiàn)象。并且大朗變電站當(dāng)前為較為常規(guī)的變電站需要有員工進(jìn)行值守，已經(jīng)投入運(yùn)行20多年，變電站中的設(shè)備已經(jīng)較為陳舊在當(dāng)前大朗鎮(zhèn)用電負(fù)荷越來(lái)越大的情況下，設(shè)備出現(xiàn)越來(lái)越多的問(wèn)題，供電的可靠性非常的低，嚴(yán)重影響到了該地區(qū)電網(wǎng)的可靠性，大朗變電站于2011年進(jìn)行了相關(guān)的改造工作，為了滿(mǎn)足變電站無(wú)人值守的要求，并增強(qiáng)大朗變電站的繼電保護(hù)水平，維持當(dāng)?shù)氐墓╇姲踩c穩(wěn)定，本文對(duì)大朗變電站二次繼電保護(hù)裝置進(jìn)行了研究。

2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

本數(shù)字變電站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照無(wú)人值守的方式進(jìn)行。變電站采用分層化的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)與站內(nèi)的智能化通信。通過(guò)分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)站內(nèi)電氣設(shè)備的信息共享與通信。可以將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為站控層、間隔層、過(guò)程層。以計(jì)算機(jī)控制為基礎(chǔ)按照IEC61850進(jìn)行變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建模。采用有源電子流電壓傳感器或者是互感器來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳播。采用太網(wǎng)雙星的模式來(lái)組網(wǎng)，過(guò)程層采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)化的傳輸方式。二次設(shè)備主要在主控室內(nèi)；35kV設(shè)備安裝在相應(yīng)的開(kāi)關(guān)柜上。主變壓器和220kV部分采用獨(dú)立的測(cè)控裝置，110kV、35kV采用一體化的測(cè)控裝置。220kV、110kV線(xiàn)路采用有源電子組合電路和電壓互感器進(jìn)行信號(hào)的傳輸；主變壓器采用純光學(xué)的電流互感器，35kV間隔采用一般的電流互感器。220kV、110kV母線(xiàn)電壓互感器采用電子式的電壓互感器，35kV母線(xiàn)電壓互感器采用常規(guī)的電壓互感器。380v電容器部門(mén)采用常規(guī)的電壓互感器。

3 二次接線(xiàn)

3.1 二次設(shè)備的布置

變電站中設(shè)有控制室和繼保室，操作員工作站、通信控制柜等都位于主控制室內(nèi)；主變壓器、線(xiàn)路、母線(xiàn)設(shè)備、保護(hù)部分、測(cè)控裝置、直流系統(tǒng)、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)以及消防柜都位于繼保室內(nèi)；35kV的測(cè)控保護(hù)一體化裝置位于開(kāi)關(guān)柜上。220kV的智能控制終端位于開(kāi)關(guān)柜上。110kV開(kāi)關(guān)設(shè)備智能終端位于獨(dú)立的控制柜上。主變壓器部分設(shè)置有智能保護(hù)裝置的終端，其就位于變壓器旁。在變電站中設(shè)置有兩個(gè)蓄電池，分別安裝在各自獨(dú)立的蓄電室內(nèi)。合并單元與間隔保護(hù)一面屏，220kV/110kV母線(xiàn)合并單元按照電壓等級(jí)一面屏，35kV母線(xiàn)與主變安裝在同一個(gè)控制柜上。

3.2計(jì)量與測(cè)量

對(duì)于電能的計(jì)量要符合我國(guó)《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)要求。在本工程中將主變壓器端設(shè)置為計(jì)量點(diǎn)，配置數(shù)字式的多功能電能測(cè)量?jī)x表。將主變壓器中低端設(shè)置為一般的測(cè)量點(diǎn)，配置數(shù)字式多功能電能測(cè)量?jī)x表，在低壓側(cè)也要配置相應(yīng)的數(shù)字式多功能電能測(cè)量?jī)x表。將220kV的線(xiàn)路設(shè)置為計(jì)量點(diǎn)，分別設(shè)置兩只多功能的電量計(jì)量?jī)x表。將110kV的用戶(hù)變線(xiàn)路作為電能計(jì)量點(diǎn)，配置兩只多功能的電能測(cè)量裝置。將110kV線(xiàn)路設(shè)置為一般的計(jì)量點(diǎn)，配置一只多功能的電量測(cè)量?jī)x表。35kV部分的主變間隔設(shè)置為一般電量計(jì)量點(diǎn)，配置一只多功能的模擬量信號(hào)采集儀表。將35kV的儀表安裝在控制柜上，其他儀表都安裝在組屏上面，組屏位于主樓中的繼電保護(hù)室內(nèi)。

3.3防誤閉鎖與同期

變電站的防護(hù)系統(tǒng)大致有三層組成，包括站控層防護(hù)、間隔層防護(hù)和電氣閉鎖，站控層防誤由防誤閉鎖軟件、以及電腦鑰匙和鎖具。間隔層防誤是由測(cè)控裝置的硬件部分和軟件部分組成。同期點(diǎn)包括110kV和220kV的斷路器，各種功能有變電自動(dòng)化系統(tǒng)和相應(yīng)的測(cè)控單元組成，站控層可以對(duì)動(dòng)作的過(guò)程中的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.4 二次回路參數(shù)

流電壓為220V，交流電壓為380V/2220V，交流電流為1A。

3.5 輔助電源系統(tǒng)

本數(shù)字變電站有一套不停電交流電源裝置，該裝置位于繼電保護(hù)室內(nèi)，可以滿(mǎn)足監(jiān)控設(shè)備、繼電保護(hù)設(shè)置以及綜合綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電源的要求。在繼電保護(hù)室還有一套電源測(cè)試屏，便于對(duì)系統(tǒng)中的二次設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)所需要的電源都是由配電屏直接提供。還要在繼電保護(hù)室設(shè)置二次交流屏，用于對(duì)繼電保護(hù)、自動(dòng)化裝置中需要交流電的設(shè)備進(jìn)行供電。該電源可以通過(guò)站內(nèi)的交流配電屏來(lái)提供。

3.6 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

本數(shù)字化變電站還在繼電保護(hù)室內(nèi)設(shè)置了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其通信系統(tǒng)采用有線(xiàn)傳輸編號(hào)信號(hào)的方式，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要由聯(lián)動(dòng)控制主機(jī)、消防電話(huà)主機(jī)、功率放大機(jī)、單獨(dú)供電單、感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器、聲光報(bào)警器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、感溫電纜、消防應(yīng)急廣播等主要部分組成，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，溫度以及煙敏傳感器可以將采集到的信號(hào)傳輸給聯(lián)動(dòng)控制主機(jī)，主機(jī)可以將該信號(hào)進(jìn)行處理然后發(fā)出相應(yīng)的指令給聲光報(bào)警器，聲光報(bào)警器通過(guò)發(fā)出火災(zāi)警報(bào)，來(lái)通知工作人員離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)，如果溫度或者煙敏傳感器失靈，可以采用人工觸動(dòng)傳感器的方式來(lái)觸發(fā)報(bào)警器引導(dǎo)人們離開(kāi)。

4 直流系統(tǒng)

本數(shù)字變電站按照《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中負(fù)荷的計(jì)算的方法來(lái)對(duì)階梯負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，蓄電池容量的設(shè)計(jì)要考慮正常工作負(fù)荷和出現(xiàn)事故時(shí)的100%負(fù)荷計(jì)算，對(duì)于事故負(fù)荷按照事故時(shí)間為2小時(shí)進(jìn)行計(jì)算，本系統(tǒng)采用220v的直流系統(tǒng)作為系統(tǒng)中控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)等的。采用的是2組的400AH的蓄電池，與智能化的高頻開(kāi)關(guān)組成成套的電源裝置。直流系統(tǒng)采用單母線(xiàn)分段界限的方式，可以采用高品質(zhì)能開(kāi)關(guān)電源整流器組成成套的裝置，由充電屏、進(jìn)線(xiàn)屏以及饋電屏組成。系統(tǒng)采用直流分配供電的方式：監(jiān)控設(shè)備以及主變繼電保護(hù)裝置采用輻射網(wǎng)絡(luò)方式供電，開(kāi)關(guān)柜的控制閘采用雙回路供電的方式，照明以及應(yīng)急照明設(shè)備采用獨(dú)立供電的方式。

5 元件保護(hù)與自動(dòng)裝置

元器件的保護(hù)與自動(dòng)化裝置按照《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》中標(biāo)準(zhǔn)的要求，除了滿(mǎn)足上述的規(guī)范要求之外，還需要結(jié)合數(shù)字化變電站自身工作的實(shí)際，根據(jù)IEC61850其中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信建模。每臺(tái)主變都要設(shè)置兩面控制屏，主變保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)要遵循雙重配置的標(biāo)準(zhǔn)，采用主變和后背保護(hù)一體化的方式，并將其接入雙重畫(huà)的過(guò)程網(wǎng)絡(luò)。要為主變配置智能化的終端，完成對(duì)主變的非電量保護(hù)的功能，檔位溫度等相關(guān)方面的控制，也就是智能終端應(yīng)當(dāng)包括非電量保護(hù)以及對(duì)于本體的測(cè)量和控制功能。220kV無(wú)法配備相應(yīng)的獨(dú)立保護(hù)裝置，過(guò)電流保護(hù)或者是220v的母線(xiàn)保護(hù)實(shí)現(xiàn)。110kV的的斷路器也無(wú)法設(shè)置單獨(dú)的保護(hù)，或者是過(guò)電流保護(hù)或者是母線(xiàn)保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。需要將10kV補(bǔ)償電容器組、饋線(xiàn)以及測(cè)控和保護(hù)一體化的裝置安裝在開(kāi)關(guān)柜的內(nèi)部。對(duì)于變備自投功能可以通過(guò)低壓側(cè)所安裝的ATS設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)而不設(shè)一般的自投裝置。并且設(shè)置數(shù)字式的主變故障記錄屏用于記錄主變的故障，該裝置的設(shè)置需要考慮數(shù)字變電站建站的實(shí)際，通過(guò)接入變電站的網(wǎng)絡(luò)層來(lái)采集報(bào)文數(shù)據(jù)，其和站控設(shè)備之間的通信可以通過(guò)IEC61850 MMS規(guī)約來(lái)進(jìn)行通信。

6 結(jié)語(yǔ)

二次繼電保護(hù)裝置在數(shù)字化智能變電站建設(shè)過(guò)程中具有十分重要的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)二次繼電保護(hù)裝置在智能變電站建設(shè)中的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、二次接線(xiàn)、直流系統(tǒng)以及元件保護(hù)和自動(dòng)化裝置中的具體應(yīng)用，為數(shù)字化智能變電站的建站提供一定的技術(shù)支撐。

[1]王青.智能變電站設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及改進(jìn)[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2015(18)

[2]陳浩.淺析綠色環(huán)保變電站設(shè)計(jì)的思路[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè). 2014(14)

Application design of the two relay protection device in Smart Substation

Zeng Juan
（Guangdong Tian Lian Electric Power Design Co., Ltd. 510000）

for the establishment of the background of Dalang substation is discussed, points out the problems of Dalang substation, for the specific application of relay protection device two in smart substation integrated automation system, including the application of the two wiring, DC system, component protection and automatic control devices are described, in order to provide certain reference for the reconstruction of Dalang intelligent substation.

intelligent substation; automation system; two connection; DC system; component protection and automation device