智能變電站就地化保護(hù)配置方案研究

摘 要：當(dāng)前智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)中大量使用合并單元及智能終端，增加中間傳輸環(huán)節(jié)降低了保護(hù)動(dòng)作速度；同時(shí)合并單元及智能終端一般安裝于戶外就地匯控柜，抗電磁干擾能力差，故障率較高，也不利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。文章結(jié)合就地化二次設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)，提出一種智能變電站就地化保護(hù)配置方案，并重點(diǎn)介紹了多間隔保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，提高了智能變電站保護(hù)的動(dòng)作速度及可靠性，為今后智能變電站就地化保護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站；就地化保護(hù)；多間隔保護(hù)

智能變電站采用智能化一次設(shè)備替代常規(guī)一次設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸形式由模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈹?shù)字量，減少了變電站的二次電纜，提高了信息的共享水平，獲得了良好的應(yīng)用價(jià)值。但是相比于常規(guī)變電站，增加了智能終端及合并單元等中間環(huán)節(jié)，而且采用組網(wǎng)的通訊模式，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間較常規(guī)保護(hù)延長[1]，合并單元及智能終端一般安裝于戶外就地匯控柜，運(yùn)行環(huán)境惡劣，抗電磁干擾能力差，故障率居高不下[2]?；跓o防護(hù)就地化的保護(hù)裝置技術(shù)的發(fā)展，為智能變電站的發(fā)展提供了新的思路，文獻(xiàn)[3]提出了就地化保護(hù)、站域保護(hù)及廣域保護(hù)的立體防御體系，但未對(duì)具體就地化保護(hù)的配置細(xì)節(jié)做深入介紹；文獻(xiàn)[4]提出了一種就地化保護(hù)分層配置策略，但對(duì)跨間隔的保護(hù)裝置介紹較少；文獻(xiàn)[5]提出了具體的分布式母線保護(hù)就地化實(shí)現(xiàn)方案；文章提出了220kV智能變電站主要保護(hù)裝置就地化配置方案，詳細(xì)介紹了多間隔保護(hù)如主變保護(hù)、母差保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方案，取消合并單元與智能終端等中間環(huán)節(jié)，采用電纜直接采樣、直接跳閘的方式，提高保護(hù)裝置的整組動(dòng)作時(shí)間及保護(hù)可靠性。

1 就地化保護(hù)配置基本原則

（1）單間隔接入保護(hù)：?jiǎn)窝b置完成所有功能。例如：線路保護(hù)、母聯(lián)（分段）保護(hù)。

（2）跨間隔保護(hù)采用分布式布置，每種保護(hù)配置獨(dú)立的子機(jī)。例如：主變保護(hù)子機(jī)、母差保護(hù)子機(jī)。

（3）本間隔信息聯(lián)系：電纜直接采樣、直接跳閘。例如：電流、電壓采用電纜直接采樣，保護(hù)跳閘、重合閘用電纜直接跳閘。

（4）跨間隔保護(hù)聯(lián)系：采用GOOOSE網(wǎng)。例如：?jiǎn)?dòng)失靈、遠(yuǎn)跳、解復(fù)壓等跨間隔信號(hào)。

2 就地化保護(hù)配置方案

文章以一個(gè)典型220kV采用常規(guī)互感器采樣的智能變電站為例，重點(diǎn)介紹220kV線路保護(hù)、220kV主變保護(hù)及220kV母差保護(hù)的配置方案。

2.1 220kV線路保護(hù)配置

（1）220kV每回線路間隔按雙重化配置；

（2）采用電纜直接采樣、直接跳閘方式及接入必要的開關(guān)量信息；

（3）通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)布本保護(hù)的失靈信號(hào)等信號(hào)，同時(shí)通過GOOSE網(wǎng)訂閱母差保護(hù)的遠(yuǎn)跳等信息；

（4）保留線路保護(hù)縱聯(lián)通道；

（5）通過雙網(wǎng)接入MMS網(wǎng)絡(luò)。

典型的220kV線路保護(hù)配置方案如圖1所示。

該方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，線路保護(hù)就地化安裝，相比原智能變電站取消了合并單元及智能終端，加快了保護(hù)動(dòng)作速度，節(jié)省了中間環(huán)節(jié)（合并單元及智能終端）的光纜，提高了保護(hù)的可靠性。

2.2 220kV主變保護(hù)配置

作為多間隔保護(hù)，涉及到高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)等多處位置，無單一的間隔屬性，集中式的保護(hù)配置方案將難以實(shí)現(xiàn)就地化，而分布式的主變保護(hù)配置方案為就地化提供了實(shí)現(xiàn)方案。

當(dāng)前分布式的保護(hù)配置方案有以下兩種：

（1）無主環(huán)網(wǎng)式；

（2）有主環(huán)網(wǎng)式。

2.2.1 無主環(huán)網(wǎng)式主變保護(hù)配置

（1）依據(jù)斷路器配置變壓器保護(hù)子機(jī)，主變高中低三側(cè)分別配置獨(dú)立的分布式子機(jī)；

（2）分布式子機(jī)就地采集本側(cè)的模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)，并通過環(huán)網(wǎng)與其它側(cè)子機(jī)共享數(shù)據(jù)；

（3）每個(gè)子機(jī)配置相同的主后一體保護(hù)功能，保護(hù)動(dòng)作時(shí)僅跳本側(cè)開關(guān)，跳母聯(lián)、分段、啟動(dòng)失靈等采用GOOSE方式。

其具體的配置方案如圖2所示。

圖2 220kV無主環(huán)網(wǎng)式主變保護(hù)配置方案

2.2.2有主環(huán)網(wǎng)式主變保護(hù)配置

（1）變壓器保護(hù)主機(jī)集成于低壓側(cè)子機(jī)中，差動(dòng)保護(hù)及各側(cè)后備保護(hù)均在主機(jī)中完成，子機(jī)僅采集各側(cè)模擬量及跳閘；

（2）按照變壓器各側(cè)斷路器分別設(shè)置變壓器保護(hù)子機(jī)；

（3）變壓器保護(hù)主機(jī)、各側(cè)子機(jī)之間采用HSR環(huán)網(wǎng)連接；

（4）各側(cè)子機(jī)電纜直接采樣，電纜直接跳閘；

（5）跳母聯(lián)、分段、啟動(dòng)失靈等采用GOOSE方式。

其具體的配置方案如圖3所示。

2.2.3兩種分布式主變保護(hù)方案比較（見表1）

2.3 220kV母差保護(hù)保護(hù)配置

相對(duì)于主變保護(hù)來說，母差保護(hù)涉及到的跨間隔設(shè)備更多，采用環(huán)形無主式的母差保護(hù)還不成熟，當(dāng)前采用分布式的母差保護(hù)的配置方式也分為以下兩種：

（1）有主星網(wǎng)式；

（2）有主環(huán)網(wǎng)式。

2.3.1有主星網(wǎng)式母差保護(hù)配置

（1）依據(jù)斷路器配置母差保護(hù)子機(jī)，并配置獨(dú)立的母差保護(hù)主機(jī)；

（2）分布式子機(jī)就地采集本間隔的模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)；

（3）各間隔子機(jī)通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直聯(lián)的光纖將采集的間隔數(shù)據(jù)上送至保護(hù)主機(jī)，并接收主機(jī)的跳閘命令；

（4）主機(jī)完成保護(hù)功能，并向子機(jī)發(fā)送出口信息。

其具體的配置方案如圖4所示。

2.3.2有主環(huán)網(wǎng)式母差保護(hù)配置

（1）依據(jù)斷路器配置母差保護(hù)子機(jī)，并配置獨(dú)立的母差保護(hù)主機(jī)；

（2）分布式子機(jī)就地采集本間隔的模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)；

（3）主機(jī)利用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)將這些信息處理完成母線保護(hù)功能。

其具體的配置方案如圖5所示。

2.3.3 兩種分布式母差保護(hù)方案比較

3 結(jié)束語

文章針對(duì)當(dāng)前智能變電站存在保護(hù)裝置動(dòng)作速度下降及設(shè)備故障率高等問題，提出一種智能變電站就地化保護(hù)配置方案，并詳細(xì)介紹了多間隔保護(hù)配置策略，保護(hù)裝置就地化安裝，采用電纜直接采樣、電纜跳閘，跨間隔信息保留原GOOSE傳輸方式，由于在保護(hù)動(dòng)作回路中取消了合并單元及智能終端等中間環(huán)節(jié)，提高了智能變電站繼電保護(hù)的動(dòng)作速度及可靠性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：馮學(xué)敏（1985-），男，福建省福州市人，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)橹悄茏冸娬纠^電保護(hù)。