智能變電站繼電保護配置的分析

孫亞宏

（西山煤電西銘礦， 山西 太原 030053）

引言

伴隨著現代經濟的不斷發(fā)展，人們對電能的需求不斷增大，智能變電站也不斷增多。為了能夠充分滿足人們生產生活的需要，需要針對智能電網進行繼電保護配置。我國針對500 kV 的智能變電站繼電保護工作不斷完善，進行了新型繼電保護配置方案的設計。本文針對500 kV 智能變電站繼電保護配置進行了分析介紹。

1 智能變電站同傳統(tǒng)變電站的區(qū)別

1.1 變電站結構的區(qū)別

傳統(tǒng)類型的變電站不具備明顯的特點，尤其是沒有網絡結構，系統(tǒng)中的一次設備以及二次設備的連接都是靠電纜進行硬連接，與后臺的通信都是采用點對點的通信傳輸。在500 kV 智能變電站中的每一個設備都被連接到網絡中，每一層保護都通過網絡方式進行數據的采集與傳輸，從而實現數據的共享，可對智能化繼電保護網絡提供保證[1]。

1.2 二次設備的布置方式的區(qū)別

在傳統(tǒng)的變電站中，進行微機保護，需要將電流檢測設備、模擬數字轉化設備、保護設置等相關組件集成，通過對電流、電壓等信號檢測經過A/D 轉換轉換成數字信號提供給保護系統(tǒng)。而在500 kV 智能變電站中，通過對一次設備以及二次設備進行重新功能設定，將傳統(tǒng)的保護裝置與A/D 轉換設備合并形成合并組件，將其安裝在TA 和TV 周圍[2]。

1.3 保護接口的區(qū)別

傳統(tǒng)變電站繼電保護需要提供5 A 電流信號或者100 V 電壓信號的模擬輸入，但是在500 kV 的智能變電站的保護系統(tǒng)接口中，同時支持點對點接口以及GOOSE 模式下的SV 接口和GOOSE 接口。

1.4 通信規(guī)約和對時方式的區(qū)別

在傳統(tǒng)變電站繼電保護中，所采用的通信規(guī)約為IEC-103，而在500 kV 智能變電站采用的通信規(guī)約為IEC-61850；在傳統(tǒng)變電站中采用的對時方式為有源對時或者無源對時，而在500 kV 智能變電站采用的對時方式為1588 對時或者B 碼對時[3]。

2 智能變電站繼電保護優(yōu)點

1）在智能化變電站中，通過運用網絡層次實現一次設備的配合，實現各種保護設備之間的數據共享以及通信交互。在過程層中可以實現變壓器等附屬線路的繼電保護進行分層配置，實現與MU 智能交互，無需使用交換機，就能夠實現對信息資源的獲取。對于系統(tǒng)母線的繼電保護配置可以在間隔層實現，需要借助交換機輔助完成對相關設備信息的獲取。在站控層可以實現后臺的運行維護。

2）在智能變電站繼電保護系統(tǒng)中，主設備可以實現對系統(tǒng)的有效保護，并且保護設備可以實現脫機運行。在對線路中的關鍵部位進行繼電保護中，可以不通過交換機實現對間隔信息的獲取，通過與MU智能設備之間進行通信，實現脫機作業(yè)。利用這種方式進行信息交換可以避免因發(fā)生網絡不暢或者網絡中斷而發(fā)生無法通信的問題，不會對信息的交換產生影響。

3）在智能變電站繼電保護系統(tǒng)中，可以根據現場需要對各部分的保護閾值進行重新設定，以此來避免變電站中由于直流系統(tǒng)接地而導致系統(tǒng)繼電保護誤動作現象。在傳統(tǒng)繼電保護中，對系統(tǒng)保護閾值的設定需要專用設備專人操作才能完成，而在智能變電站繼電保護系統(tǒng)中，可以通過人為調整，也可以通過與母線或其他線路相結合進行保護閾值的確定和調整。

3 智能變電站繼電保護配置

3.1 分布式母線保護配置

變電站中不同等級電壓配電裝置的連接是通過母線進行的間隔連接，通過母線實現能量的匯總、分配以及傳遞，在變電站中母線故障是系統(tǒng)最嚴重的故障。傳統(tǒng)的母線保護主要存在連接復雜、易受干擾、在形式上不易拓寬，而采用分布式母線保護需要具備過程層作為間隔，從而可以實現分散處理能力，是目前發(fā)展的趨勢[4]。

采用分布式母線保護需要保證嚴格的信息一致以及通信標準一致，這在傳統(tǒng)的變電站中無法實現，而在智能變電站中，由于所采用的的通信是由因特網以及智能斷路器實現的，因此可以實現信息一致以及通信標準的一致?；诜植际侥妇€保護需要針對保護設備進行設置，并且在保護系統(tǒng)中無需使用出口繼電器以及負壓閉鎖單元等設備，母線保護是需要在各種間隔中單獨實現的，如果只是針對本間隔斷路器實現跳開，對其他集中保護設備無法形成保護，需要利用中央處理單元以及間隔單元進行通信實現分布式母線保護。

3.2 主變壓器智能保護配置

根據繼電保護相關要求，在智能變電站中針對變壓器的保護需要使用兩套保護配置，也就是采用一主一備的形式進行配置，并且后備保護需要采取與主保護相同的配置方式進行配置。當采用這種保護方式進行配置的時候，兩側的合并單元以及智能終端都需要兩套配置，并且需要將中性點電流以及間隙電流匯入到相應的合并單元。對變壓器采用直接采樣的形式，并將斷路器連接，通過GOOSE 網絡可以實現各段斷路器以及閉鎖備自投設備進行通信，通過網絡接收到保護失靈信號，同時實現失靈保護側的斷路器跳閘。智能變電站變壓器高壓、中壓、低壓側的合并單元獲取的電流、電壓信號可以通過單相發(fā)送的形式被直接傳送到SV 網絡，而SV 網絡數據與保護裝置側不通信，從而實現信號的直接采樣。高壓、中壓、低壓側智能終端需要同時與GOOSE網絡以及變壓器保護系統(tǒng)相連，保護裝置通過智能終端的控制實現跳閘。

3.3 輸電線路智能保護配置

在智能變電站中，針對線路的保護需要根據站內的測控以及保護功能進行集成化處理，并根據間隔需要進行配置。在線路保護中可以實現直接采樣并實現斷路器斷閘功能，通過GOOSE 網絡可以實現繼電保護斷閘以后的重合閘操作。如圖1 所示，在保護間隔內進行信息交互是通過點對點通信的方式進行的，合并單元與智能終端直接連接，通過保護裝置與合并單元的功能集合可以實現直接采樣以及數據傳輸功能，另外集合以后的裝置與智能終端配合可以實現自動跳閘功能。在線路以及母線上安裝電子式電壓互感器，檢測信號進入合并單元后相關數據被傳輸至測控系統(tǒng)以及SV 網絡。

圖1 線路保護實施方案

4 系統(tǒng)保護配置方案

近些年，智能變電站技術取得了非?？焖俚陌l(fā)展，這對于IEC61850 規(guī)約的進一步運用提供了平臺，變電站內電器設備及元件之間可以進行信息交互，為智能變電站實現繼電保護信息的共享提供了保障，從而為全系統(tǒng)保護方案的配置提供了可能。如圖2 所示，該配置方案需要為每個設備的繼電保護配備保護屏以及測控屏，并且需要對配電系統(tǒng)的變壓器、線路等重要設備進行雙重保護，兩套方案要獨立發(fā)揮功能。這種保護方案簡單明了，可以實現保護數據的共享，是今后繼電保護的發(fā)展趨勢。

圖2 系統(tǒng)保護配置方案圖

5 結語

隨著對電力需求的不斷增長，電力設備的建設力度不斷增大，為了能夠確保變電站的安全穩(wěn)定運行，需要制定科學合理的繼電保護方案，本文對500 kV 智能變電站繼電保護配置進行的詳細分析，以及對繼電保護方案的簡要說明，可為做好智能變電站的繼電保護工作提供參考。