220kV智能變電站繼電保護(hù)配置方案研究

張凱 邱曉輝

[摘要]目前在信息技術(shù)的推動(dòng)下，變電站的運(yùn)行以及維護(hù)工作迎來了重大改革，即變電站智能化，由此這也成為了我們國家電網(wǎng)最重要的一部分工作內(nèi)容。對(duì)于變電站的運(yùn)行來說，繼電保護(hù)技術(shù)是最關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)，現(xiàn)在該技術(shù)的發(fā)展給變電站的改革和進(jìn)步提供了相應(yīng)的保障。對(duì)于電力系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展來說，使用先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行研究是十分必要的，尤其是對(duì)于220kV的智能變電站中的繼電保護(hù)裝置而言。基于此，本文對(duì)220kV智能變電站繼電保護(hù)配置方案進(jìn)行研究，以供參考。

[關(guān)鍵詞]220kV;智能變電站;繼電保護(hù);方案

引言

智能電網(wǎng)發(fā)展的產(chǎn)物是智能變電站。為有效提升智能變電站的建設(shè)效益，國家電網(wǎng)應(yīng)規(guī)范智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范。針對(duì)智能變電站繼電保護(hù)特征，著重分析繼電保護(hù)體系的技術(shù)要求、配置原則和合并單元等?；诖?，簡述了220kV智能變電站繼電保護(hù)體系的方案和發(fā)展趨勢(shì)。

1智能變電站繼電保護(hù)配置的構(gòu)成

1.1數(shù)字核心部件

數(shù)字核心部件是智能變電站繼電保護(hù)裝置的關(guān)鍵部件。數(shù)字核心部件其實(shí)是一個(gè)微型的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，和計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)差不多。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要由中央處理器、存儲(chǔ)器和控制電路等組成。數(shù)字核心部件系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，繼電保護(hù)裝置通過數(shù)據(jù)處理、信息追蹤等方式，形成一個(gè)比較完善的保護(hù)系統(tǒng)。

1.2模擬量輸入接口系統(tǒng)

電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)電力故障，繼電保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)開啟，對(duì)故障線路進(jìn)行隔離，以免電力故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。由于不同時(shí)段，電力用戶的用電量不同，所以繼電保護(hù)裝置能夠及時(shí)了解用戶的實(shí)際用電需求，而繼電保護(hù)裝置沒有一個(gè)固定值作為保護(hù)根據(jù)。所以，繼電保護(hù)裝置需要根據(jù)用戶的實(shí)際用電需求，將電網(wǎng)輸入接口的電能最大化，以滿足居民用電變化需求。將電路傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)以后，系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綌?shù)字核心部件進(jìn)行處理和分析

1.3人機(jī)對(duì)話接口系統(tǒng)

人機(jī)對(duì)話接口連接繼電保護(hù)裝置和使用者，包括鍵盤、顯示器以及指示燈，將這些電子設(shè)備連接起來，建立智能變電站繼電保護(hù)裝置的信息系統(tǒng)，通過信息系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行監(jiān)督和管理。繼電保護(hù)裝置信息系統(tǒng)調(diào)試起來比較復(fù)雜，涉及到電力系統(tǒng)的額定值、控制指令的發(fā)布等等。所以在調(diào)試的時(shí)候，要根據(jù)繼電保護(hù)裝置信息系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)和故障類型，然后做出合理的調(diào)試指令。

1.4通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)能夠?qū)^電保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)，在繼電保護(hù)系統(tǒng)中設(shè)置專用的通信接口，該通信接口為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口，從而可以將繼電保護(hù)裝置局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)有效地連接起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站繼電保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)信息化。通信系統(tǒng)的接口具有一定的特殊性，在應(yīng)用過程中，應(yīng)該以電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)形式為主，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享、遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程維護(hù)和管理。

2220kV智能變電站繼電保護(hù)方法

2.1變壓器配置設(shè)施

保護(hù)電壓器是集通信、監(jiān)視和保護(hù)為一體的電器設(shè)施，也是構(gòu)成智能化開關(guān)的電器單元。變壓器保護(hù)殼包含了20多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化保護(hù)流程，不但可以模擬一次設(shè)施電流電壓，也能實(shí)現(xiàn)支持開關(guān)量的作用。在保護(hù)變壓器時(shí)，保護(hù)層配置為分布式模式。此種配置模式能夠?qū)崿F(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，也能應(yīng)用于集中安裝和后備保護(hù)。

2.2過流電限制設(shè)施

致使外部短路和電流出現(xiàn)超負(fù)荷的原因是，智能變電站在運(yùn)行時(shí)通常遭到電流過載等。外部出現(xiàn)故障致使跳閘是由于超負(fù)荷電流和其他電流值大小存在差距，需要在配置中使用過流電限制方法，準(zhǔn)確測(cè)量變流電產(chǎn)生的電流值。若是有超負(fù)荷電流情況發(fā)生，則要向智能終端及時(shí)發(fā)出警報(bào)，同時(shí)實(shí)施對(duì)智能保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)，從而提高繼電保護(hù)體系的有效性[3]。

2.3 繼電保護(hù)體系的設(shè)施

智能化變電站體系與繼電保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)作用相結(jié)合，應(yīng)使用縱聯(lián)差動(dòng)的模式保護(hù)線路，保護(hù)和控制電壓間的間隔單元。集中式和后背式作為裝置模式，能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，從而保護(hù)繼電系統(tǒng)。這不僅是繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要流程，也是提升繼電保護(hù)系統(tǒng)安全性的有效方式[4]。

3220kV智能變電站繼電保護(hù)配置方案

為了體現(xiàn)220kV智能變電站的優(yōu)勢(shì)，還可以將操作單元移植終端操作元件上，這樣一來，不僅可以對(duì)單個(gè)的對(duì)象進(jìn)行保護(hù)，還能保留原有的模式，只需要取代傳統(tǒng)保護(hù)裝置的交流輸入插件即可，然而這種方案具有一定的局限性，首先是設(shè)備數(shù)量過多，會(huì)在一定程度上提高220kV智能變電站的工作量，并且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不方便維護(hù)工作的開展，因此相關(guān)工作人員在研究220kV智能變電站繼電保護(hù)配置方案時(shí)，需要考慮到這一點(diǎn)。常規(guī)保護(hù)配置方案通常是指基于間隔單元進(jìn)行配置的一種方案，保留變壓器保護(hù)、線路保護(hù)，并使用常規(guī)互感器。常規(guī)保護(hù)配置方案具有較高的適用性，具有較高的線路保護(hù)、母線保護(hù)以及斷路器保護(hù)能力，相關(guān)工作人員還可以通過CPU插件來取代模擬量處理，數(shù)字接口實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)數(shù)據(jù)采集，并且使得電容器間隔互相獨(dú)立，這樣不僅為各測(cè)的測(cè)控裝置、計(jì)量儀器提供保護(hù)，還能保證數(shù)據(jù)的正常傳輸，在使用時(shí)，只要接入網(wǎng)絡(luò)，就能將所有的單元合并在一起，使相關(guān)工作人員對(duì)220kV智能變電站的所有元件有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，因此需要在切換元件時(shí)，了解入站控層網(wǎng)絡(luò)，將220kV智能變電站的間隔配置轉(zhuǎn)向正常接收，相對(duì)系統(tǒng)保護(hù)配置方案，常規(guī)保護(hù)配置方案更容易實(shí)現(xiàn)，也更為成熟，因此大多數(shù)220kV智能變電站都選擇這種機(jī)電保護(hù)配置方案。

4智能變電站繼電保護(hù)制度

4.1獨(dú)立保護(hù)裝置應(yīng)及時(shí)處理可能出現(xiàn)的故障

同時(shí)兩套保護(hù)氣體間不存在任何電氣聯(lián)系，若是其中一套出現(xiàn)故障，另一套仍可繼續(xù)處理。兩套保護(hù)的采樣值來自于獨(dú)立合并單元，電子型互感器使用的采樣系統(tǒng)要和雙重化合并單元相互對(duì)應(yīng)。采樣系統(tǒng)應(yīng)使用A/D體系，各合并單元所輸入數(shù)字采樣值應(yīng)選擇同一通道進(jìn)到相同保護(hù)裝置。保護(hù)采用點(diǎn)使用對(duì)點(diǎn)直接采樣法，可以不依賴外部。此間隔的斷路器使用位置，選擇點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式。智能變電站可選擇使用電子式互感器，繼電保護(hù)可以使用就地安裝法，采用常規(guī)互感器，使用電纜跳閘。

4.2雙重化配置使用的網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)獨(dú)立

當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)癱瘓時(shí)，不影響其他網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。當(dāng)SV網(wǎng)絡(luò)通過傳輸方式選擇采樣種類時(shí)，繼電保護(hù)間的失靈、閉鎖等信息可通過GDOSN網(wǎng)絡(luò)傳輸。同時(shí)，一些保護(hù)使用網(wǎng)絡(luò)模式跳閘，而間隔斷路器使用的也是網(wǎng)絡(luò)模式。同裝置接不同網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾，因此裝置網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口的控制器應(yīng)處于獨(dú)立狀態(tài)。

結(jié)束語

近年來，國家大力發(fā)展智能電網(wǎng)，智能電網(wǎng)的發(fā)展取得了一定的成績，我國智能變電站的數(shù)量超過了5000座以上。然而在實(shí)際運(yùn)行過程中，還存在不少問題，例如智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)。由于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置和智能變電站的繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)存在一定的差異，因此要做好繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)方案。通過對(duì)線路保護(hù)、母線保護(hù)和變壓器保護(hù)方案的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)變電站繼電保護(hù)裝置的有效運(yùn)行，從而促進(jìn)我國電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[4]馬濤，武萬才，馮毅.智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)[J].電氣技術(shù)，2015（06）：130-131+134.

[5]藍(lán)海濤.智能變電站繼電保護(hù)二次安全措施規(guī)范化的建議[J].智能電網(wǎng)，2014，2（01）：62-66.