論110kV智能變電站中數字化繼電保護的應用

溫敏明

【摘 要】數字化變電站可看做是從傳統變電站到智能變電站的中間過渡狀態，以推廣遵循IEC61850標準的智能電子設備和電子式互感器為基礎，促進變電站的數字化改造。為此，在這里本文針對110kV智能變電站中數字化繼電保護的應用進行了簡單分析與探討。

【關鍵詞】110kv智能變電站；數字化繼電保護；應用

【中圖分類號】TM774 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0336-01

在新的歷史時期，南方電網公司強調要把握專業化、服務型的總體要求，緊緊圍繞新的政策和電網技術規范，對電網數字化和繼電保護進行進一步的建設與改造，促進電網建設的經濟效益和社會效益的提升。因此，對110kV智能變電站中數字化繼電保護的應用的探討有其重要性和價值。

一、110kV線路繼電保護和自動裝置配置

數字化變電站可看做是從傳統變電站到智能變電站的中間過渡狀態，以推廣遵循IEC61850標準的智能電子設備和電子式互感器為基礎，促進變電站的數字化改造。智能變電站則在數字化變電站的基礎上，進一步增加高級應用，完善變電站的智能化應用與管理。根據110kV智能變電站中的實際情況，繼電保護和自動裝置配置有：

1.互感器

用電子式互感器替代常規互感器，大幅增強了數據采集裝置的數字化、智能化，通過其感應作用，能夠隨時感應電路中的帶時限過流保護、電流速斷保護要求過流時限>0.5s時裝設、縱聯差動保護要求電流速斷要滿足靈敏性要求時裝設。目前，先進互感器目前主要有ECT（羅氏線圈）、OCT（光電）、LPCT（低功率線圈）三種，通過其保護功能，實現雙重保護，在定值出現出現錯誤保護時，另一套保護還可以運行。

2.線路設置

線路按單側電源放射式單回路。無時限電流速斷保護從自重要配電所引出的線路裝設、帶時限速斷保護要在當無時限電流速斷保護不能滿足選擇性要求時裝設、過電流保護、單相接地保護根據需要進行安裝。當過流保護的時限不大于0.5-0.7s，且沒有保護配合上的要求時，可不裝設電流速斷保護。

3.母線分段斷路器

4.智能型空氣斷路器

空氣斷路器的工作原理：以空氣或者空氣氣流為滅弧介質的斷路器，是空氣斷路器。斷路器斷開電流時，在斷開的兩個觸頭之間會產生電弧，設計中利用電弧電流產生的電磁力，將電弧拉長至滅弧柵內，從而使得電弧迅速冷卻而滅弧；或者，當觸頭拉開出現電弧時，用一股強烈的空氣氣流吹向電弧，而得電弧拉長并冷卻，從而最終滅弧。智能型空氣斷路器的反時限保護與熱磁斷流器相似，僅是用電子信號代替了熱磁脫扣信號。設計時可根據線路的具體要就確定保護參數，在選型相匹配的斷路器，斷路器的生產廠家有提供斷路器的反時限保護曲線。

二、110kV智能變電站中數字化繼電保護的應用

1.網絡組網方案

目前南方電網各廠家開關量的數字化方面均使用了GOOSE作為傳輸手段，在GOOSE的傳輸上均采用了以太網方式，統一性較好。在模擬量的傳輸上有采用光纖串口和光纖以太網兩種方式傳輸采樣值SMV報文，按照IEC61850標準的推薦，采樣值報文傳輸應該使用以太網實現，各廠家應該按照IEC61850的推薦進行數字化變電站的工作。

2.線路保護

在110kV智能變電站中，線路保護主要是通過直接跳斷以及直接采樣的方式進行，避免其保護裝置重合閘的失靈，另外，二次定值，需要知道一次正常工作電流，折算到二次測，經過計算得出。在保護裝置中輸入定值即可。注意二次電流互感器1A和5A之分。因為故障情況下的電流遠大于正常電流而且電動機啟動時的電流是正常工作中的5-7倍，而短路時電流更大，一般CT能線性到20倍的額定電流。為了能分辨電動機狀態（啟動或故障）而整定定值，要求有一定的上限。如果是用的二次輸出為5A的CT ，最好保護最大整定能到99A，因為電動機啟動過程中電流為 正常工作中的5-7倍，就按最小5倍算，二次電流也有25A，而保護正常整定范圍在20A，而短路電流也超過20A（二次電流）可能會發電保護拒動或誤動的情況，建議用二次額定輸出為1A的CT，或選裝置能整定到99A的綜合保護裝置。

3.變壓器保護

繼電保護一般用在電力系統發電配電輸電保護中，基本都是高壓。繼電保護設備及配套設備，主要的作用是縱聯差動保護，這也是變壓器的主保護，保護動作電流的整定，并且實現外部相間短路引起的變壓器過電流保護以及外部單相接地保護和變壓器溫升保護。其中，縱聯差動保護是三相不平衡電流保護；外部過電流保護就是防止短路等故障引起的電路流過大的保護；接地保護，這是工作接地保護，為了讓電路能夠正常的工作，防止接地故障引起系統影響；防止溫度過高引起爆炸。

4.母線保護

110kV智能變電站中，系統采用單母線或者雙母線接線時，對于母線保護而言加入CT是裝載出線的開關線路側，選擇電流互感器變比，通過雙回線路繼電保護的配置及繼電保護整定計算，形成一個電路二次回路斷線閉鎖裝置，該裝置應能在線路發生故障時開發保護，電壓互感器二次回路斷線時能閉鎖保護。

在系統中，通過分段保護方案的實施，使得整個保護裝置的結構更加簡單，在進行網絡數據交換時，通過智能單元、保護裝置以及智能終端，實現所有數據和信號的跨間隔傳輸。

三、數字化繼電保護的現狀及發展

數字化變電站自動化系統是全新的、網絡化、智能化、分布式的保護與控制系統，它除能夠完成現有常規監控系統的監控、保護等功能外，還能夠對數據信息分層、分流交換自動化，真正能實現數據信息資源共享，和上、下系統進行互聯。110kV的繼電保護目前算是比較成熟的，在南方地區的應用已經趨于穩定，即便是最新出現的數字化變電站所用的數字化保護。

南網科研院，也根據該通知制定了相應的細化落實執行工作方案，接下來公司生技部將跟蹤工作方案的執行和落實。雖然110kV智能變電站中數字化繼電保護處于國際領先地位，很多保護現狀已經出口國外，數字化保護也對繼電保護有一定的影響，但依舊沒有做到根本性改革和應用，基本上還是在傳統邏輯上的改進，因此，要想促進繼電保護硬件的構架、處理能力等有所發展，保護就地化與網絡化或許是個趨勢。

目前的智能變電站的內涵已經遠遠超出了數字化變電站，繼電保護和自動化合并的趨勢越來越明顯，實現的方式與傳統方式比有很大的變化，二次接線會減少，數字通訊的方法會在該領域廣泛應用，在未來的幾年內，南方電網的繼電保護發展趨勢：一方面會從應用上，向高可靠性、簡便性、開放性、通用性、靈活性和動作過程透明化方向發展。另一方面，從原理上講，會向智能化、模塊化、網絡化和綜合化方向發展，數字化繼電保護的普及會更加迅速，真正能實現數據信息資源共享。

總結：

總而言之，在110kV智能變電站中，數字化繼電保護的應用，其特征表現為設備智能化、建模標準化、通信網絡化、運行管理自動化，一方面，提高電網的可靠性，保證電網供電的安全性，另一方面，通過對繼電保護系統的優化重組配置，大大提升了繼電保護的可操作性，因此，110kV智能變電站中數字化繼電保護應用前景廣闊。

參考文獻：

[1]黃惠容.電氣主設備的繼電保護技術發展現狀與趨勢[J].科技促進發展（應用版）.2011（02）

[2]梁俊.淺議供電局繼電保護數據管理的發展和應用[J].才智.2011（19）

[3]陳海龍.趙斌.郭寶甫.蔡常群..三峽右岸電站電氣制動停機對繼電保護的影響[A].中國水力發電工程學會繼電保護專業委員會2009年年會——暨學術研討會學術論文集[C].2009