110 kV數(shù)字變電站繼電保護(hù)研究

劉東蕓

(甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系，甘肅 嘉峪關(guān) 735100)

在數(shù)字變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中，微機(jī)保護(hù)與測(cè)控技術(shù)得到了廣泛研究應(yīng)用，創(chuàng)造出了眾多現(xiàn)實(shí)價(jià)值。繼電保護(hù)作為數(shù)字變電站日常安全穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中的重要內(nèi)容，其工作水平會(huì)直接影響市場(chǎng)用戶的日常生活工作用電質(zhì)量。因此，現(xiàn)代電力企業(yè)必須高度重視110kV數(shù)字變電站繼電保護(hù)工作，要安排專業(yè)人員對(duì)其展開深入研究，設(shè)計(jì)出最佳繼電保護(hù)配置方案，全面提高110kV數(shù)字變電站繼電保護(hù)水平，充分保障繼電保護(hù)系統(tǒng)的有效性。

1 數(shù)字變電站主要特征

1.1 信息傳遞共享

與綜合自動(dòng)化變電站一樣，數(shù)字變電站在日常運(yùn)行過(guò)程中也需要有效采集此設(shè)備信息，不同點(diǎn)在于數(shù)字變電站通信標(biāo)準(zhǔn)和信息模型都是統(tǒng)一的，屬于公用通信網(wǎng)絡(luò)體系。數(shù)字變電站不同子系統(tǒng)的日常信息傳遞共享都要依賴于公用通信網(wǎng)絡(luò)完成，在成功接收到一次設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)信息后，就可以基于公用網(wǎng)絡(luò)有效發(fā)布控制命令。

1.2 采用電子式互感器

與綜合自動(dòng)化變電站不同，數(shù)字變電站建設(shè)采用的是電子式互感器，而綜合自動(dòng)化變電站則采用的是普通傳感器[1]。普通傳感器的弊端在于絕緣復(fù)雜、動(dòng)態(tài)范圍小以及容易呈現(xiàn)出飽和狀態(tài)。而通過(guò)在數(shù)字變電站中合理運(yùn)用電子式互感器則能有效打破這些弊端，使其能夠更好地滿足現(xiàn)代變電站的智能化、信息化、數(shù)字化的發(fā)展要求。

1.3 穩(wěn)定可靠性良好

光纖作為現(xiàn)代數(shù)字變電中信號(hào)傳輸?shù)暮诵慕橘|(zhì)，與傳統(tǒng)電纜介質(zhì)相比，前者優(yōu)勢(shì)在于具備了較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠充分保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性，而且還可以有效杜絕二次回路兩點(diǎn)接地故障的出現(xiàn)。數(shù)字變電站建設(shè)采用的是公用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，不僅能夠減少電力企業(yè)二次接線的工作量，還可以提升接線工作質(zhì)量和效率。數(shù)字變電站能夠優(yōu)化整合各項(xiàng)設(shè)備資源，并在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)支撐下，科學(xué)有效地秉承了分步分層結(jié)構(gòu)體系，利用特殊通信服務(wù)映射以及抽象通信服務(wù)接口技術(shù)對(duì)各項(xiàng)數(shù)字信息進(jìn)行有效傳遞和指令控制執(zhí)行。

2 110 kV數(shù)字變電站繼電保護(hù)基本原則

與高壓變電站相比，當(dāng)前的110 kV數(shù)字變電站級(jí)別層次較低，所要配置的相關(guān)設(shè)備無(wú)需那么復(fù)雜。在110 kV數(shù)字變電站繼電保護(hù)過(guò)程中要注意以下原則：第一，基于原有安全可靠的前提條件下，數(shù)字變電站繼電保護(hù)工作對(duì)安全可靠性的要求更高，需要從不同方面對(duì)繼電安全保護(hù)問(wèn)題進(jìn)行研究。第二，常見的GOOSE網(wǎng)絡(luò)、SV網(wǎng)絡(luò)等，它們都有著一定獨(dú)立性，相互之間不會(huì)產(chǎn)生干擾。同時(shí)，數(shù)字變電站中的數(shù)據(jù)控制器端口也有著獨(dú)立性特點(diǎn)，當(dāng)不同網(wǎng)絡(luò)在實(shí)踐開展數(shù)字變電站繼電保護(hù)作業(yè)時(shí)，它們不會(huì)受到其他獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)的影響[2]。第三，如果數(shù)字變電站搭建過(guò)程中的接線形式符合國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，那么電力人員就可利用高質(zhì)量電子互感器有效提升信號(hào)傳輸效率。第四，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需注意裝置的一體化，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同功能的優(yōu)化整合。

3 110 kV數(shù)字變電站繼電保護(hù)配置方案設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 變壓器保護(hù)

在110 kV數(shù)字變電站繼電保護(hù)工作中，變壓器保護(hù)主要分為后備保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)。變壓器后備保護(hù)可以科學(xué)采用分布式保護(hù)方式，通過(guò)有效結(jié)合電壓等級(jí)、就地測(cè)量控制以及直接采樣等思路充分保障變壓器子單元后背保護(hù)的質(zhì)量。我國(guó)110 kV數(shù)字變電站中的GIS設(shè)備通常分為兩種安裝設(shè)置形式，一種是室內(nèi)安裝，另一種是室外安裝。GIS設(shè)備室內(nèi)安裝的繼電保護(hù)設(shè)置可以通過(guò)在匯控柜中正確安裝保護(hù)控制測(cè)量智能單元，而室外安裝則可以通過(guò)在智能控制柜中有效安裝單元。在變壓器后備保護(hù)中，要想實(shí)現(xiàn)變壓器后備保護(hù)的就地化目標(biāo)，全面提升變壓器后備保護(hù)的安全可靠性，就必須在后備保護(hù)中有效融入一體化的保護(hù)控制設(shè)備。在110 kV數(shù)字變電站繼電保護(hù)中，變壓器差動(dòng)保護(hù)需要經(jīng)過(guò)有效接收兩側(cè)子單元實(shí)時(shí)傳遞的數(shù)據(jù)信息來(lái)完成。若110 kV數(shù)字變電站應(yīng)用的是GOOSE網(wǎng)絡(luò)，則該網(wǎng)絡(luò)可以承擔(dān)啟動(dòng)失靈、變壓器保護(hù)跳母聯(lián)等故障信息的傳輸[3]。當(dāng)變壓器差動(dòng)保護(hù)接收到對(duì)應(yīng)的失靈保護(hù)跳閘命令后，就能夠?yàn)?10 kV數(shù)字變電站繼電保護(hù)提供有力支持。

3.2 線路保護(hù)

在110 kV數(shù)字變電站繼電保護(hù)工作中，電力企業(yè)要將該項(xiàng)重要工作與變電站日常運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)控制相結(jié)合，并結(jié)合間隔開展單套配置。110 kV數(shù)字變電站線路保護(hù)方案是110 kV數(shù)字變電站線路每?jī)筛糁g的保護(hù)測(cè)控裝置，一方面要與合并單元、智能終端有效連接在一起，另一方面還需與GOOSE單元展開連接，以完成數(shù)據(jù)信息的交換目標(biāo)。110 kV數(shù)字變電站線路保護(hù)的測(cè)控裝置不需要通過(guò)GOOSE單元向其他單元進(jìn)行信息傳輸，而是通過(guò)將獲取到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息直接傳遞給對(duì)應(yīng)終端，這樣就能夠有效達(dá)成對(duì)數(shù)字變電站的閘刀直接控制目標(biāo)。在110 kV數(shù)字變電站中，電子式電壓互感器是被設(shè)置在線路與母線之間的，當(dāng)電子式電壓互感器在接收到相關(guān)控制指令后，會(huì)將指令傳遞至合并單元，同時(shí)進(jìn)行封裝作業(yè)，最后將控制指令傳遞給SV單元，以發(fā)揮出對(duì)數(shù)字變電站線路的實(shí)時(shí)保護(hù)監(jiān)測(cè)作用。

3.3 母線保護(hù)

110 kV數(shù)字變電站的母線保護(hù)與線路保護(hù)有著一定相似之處，只是母線保護(hù)在結(jié)構(gòu)層面上相對(duì)簡(jiǎn)單一些。在母線保護(hù)過(guò)程中，不需要發(fā)揮出數(shù)據(jù)傳輸接收功能，只需進(jìn)行直接采樣和直接跳閘等操作。因此，在110 kV數(shù)字變電站母線保護(hù)中，要確保保護(hù)裝置直接與智能終端、合并單元有效連接在一起。在進(jìn)行智能變電站母線保護(hù)工作時(shí)，可以科學(xué)采用分布保護(hù)方式對(duì)相關(guān)保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。在實(shí)踐優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，要確保不同間隔相互之間采取獨(dú)立母線保護(hù)方式[4]。如果是針對(duì)110 kV數(shù)字變電站母線保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，則可以采用分段保護(hù)方式，在保護(hù)單元的同時(shí)，還能與智能終端、合并單元有效連接在一起，不需要利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的傳遞接收，可以直接進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的采樣檢測(cè)作業(yè)。通過(guò)合理采用母線保護(hù)裝置能夠完成跨間隔信息傳輸，并實(shí)現(xiàn)跳閘指令的下達(dá)控制。

3.4 小電源出線處理

在GOOSE通信機(jī)制的應(yīng)用下，能夠在第一時(shí)間跳開發(fā)送閉鎖信號(hào)的小電源出線，主要原因是簡(jiǎn)易母差的第一時(shí)限跳閘口并沒有設(shè)置跳閘控制字。當(dāng)故障發(fā)生于110 kV數(shù)字變電站母線區(qū)內(nèi)外部時(shí)，閉鎖信號(hào)會(huì)出現(xiàn)能發(fā)出和不能發(fā)出的分歧，若發(fā)生后者問(wèn)題，必須基于快速動(dòng)作準(zhǔn)確切除變壓器低壓側(cè)開關(guān)。要想防止簡(jiǎn)易母線保護(hù)發(fā)生安全故障，就必須確保小電源在其中能夠有效發(fā)揮出其傳遞閉鎖信號(hào)的角色作用。

4 結(jié)語(yǔ)

110 kV數(shù)字變電站繼電保護(hù)是一項(xiàng)極為重要的工作，是確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的核心技術(shù)。電力企業(yè)必須充分認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)110 kV數(shù)字變電站繼電保護(hù)工作的必要性，深入總結(jié)實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，全面了解變電站內(nèi)涵特征，并根據(jù)實(shí)際情況采用科學(xué)的安全保護(hù)措施，優(yōu)化保護(hù)配置方案，全面發(fā)揮出110 kV數(shù)字變電站的繼電保護(hù)作用。