變電站繼電保護配置探究

周一峰

(東莞供電局，廣東東莞523000)

近幾年，我國電力建設得到快速的發(fā)展，呈現(xiàn)了電壓高、容量大、送電距離遠、傳輸功率大等趨勢，因此，稍有擾動，容易失去穩(wěn)定，甚至釀成整個系統(tǒng)崩潰瓦解，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,是電網(wǎng)工作的首要任務。繼電保護配置，作為電網(wǎng)安全運行的防線，在維護電網(wǎng)的穩(wěn)定中占據(jù)重要的作用，因此，繼電保護配是電網(wǎng)安全運轉(zhuǎn)的基礎。而變電站作為電網(wǎng)的節(jié)點，其繼電保護的有效性同樣十分重要。下面，就變電站繼電保護配置進行探究。

1 智能變電站特點

智能變電站為開放式分層分布式系統(tǒng)，由站控層、間隔層和過程層構(gòu)成，采用IEC61850通信標準。其站內(nèi)信息具有共享性和唯一性，可保證故障信息、遠動信息不重復采集。

站控層由主機(兼操作員站)、遠動通信裝置和各種二次功能站構(gòu)成，提供站內(nèi)運行的人機聯(lián)系界面，實現(xiàn)管理控制間隔層、過程層設備等功能，形成全所監(jiān)控、管理中心，并與遠方監(jiān)控/調(diào)度中心通信。

間隔層由若干二次子系統(tǒng)組成，包括保護、測量、計量等設備。在站控層及站控層網(wǎng)絡失效的情況下，它仍能獨立完成間隔層設備的監(jiān)控和保護功能。

過程層由電子式互感器、合并單元、智能單元等構(gòu)成，完成二次系統(tǒng)與一次設備相關的功能，包括實時運行電氣量的采集、設備運行狀態(tài)的監(jiān)測、控制命令的執(zhí)行等。

智能變電站與常規(guī)變電站的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

(1)出現(xiàn)了一些新設備，如電子式互感器、合并單元、智能終端等。

(2)網(wǎng)絡交換機大量應用。

(3)二次接線設計大量采用光纜。

2 智能變電站繼電保護配置探究

典型的110kV變電站主接線為高壓側(cè)(110kV)內(nèi)橋接線、低壓側(cè)(10kV)單母分段接線。

2.1 網(wǎng)絡配置

站控層采用單星型以太網(wǎng)絡;推薦全站過程層配置單星型以太網(wǎng)絡，采用GOOSE與SV共網(wǎng)方式。

(1)因間隔數(shù)較少，為減少交換機投資，推薦不按電壓等級組建過程層網(wǎng)絡。

(2)110kV側(cè)間隔保護單套配置，所以過程層網(wǎng)絡單重化配置。如主變保護雙套配置，第二套主變保護與110kV橋備自投之間采用以GOOSE點對點方式連接。

(3)10kV側(cè)推薦采用常規(guī)互感器，不考慮母差保護、間隔間無配合情況，配置GOOSE單網(wǎng)，用于備自投、分段保護測控裝置等相關配合。第二套主變保護動作信號由智能終端輸出硬接點與備自投、分段保護測控裝置之間采用電纜連接，不配置SV網(wǎng)、低壓設備與測控相關以GOOSE報文通過站控層網(wǎng)絡傳輸(MMS+GOOSE)。

2.2 間隔層及過程層設備配置

(1)互感器配置:110kV線路、內(nèi)橋采用三相電子式電流互感器：110kV母線采用三相電子式電壓互感器;變壓器高壓側(cè)中性點采用單相電子式電流互感器，低壓側(cè)采用三相電子式電流電壓互感器;10kV母線采用三相常規(guī)電壓互感器，各間隔采用三相常規(guī)電流互感器。

(2)合并單元配置:110kV線路、內(nèi)橋及母線合并單元由于需要與雙套變壓器保護配合，因此需要雙套配置、母線合并單元按每兩段母線雙套配置，每套合并單元含電壓并列功能。合并單元具備GOOSE接口，通過內(nèi)橋智能終端接收內(nèi)橋斷路器及刀閘位置。TA刀閘位置等信息用于電壓并列邏輯判斷;具備多個SV接口，通過點對點與間隔合并單元連接，輸出母線電壓;具備兩個互感器檢修壓板。變壓器高、低壓側(cè)中性點合并單元均采用雙套配置，分別接人高壓側(cè)中性點互感器、低壓側(cè)ECVT。

(3)智能終端配置:110kV智能終端、變壓器本體及各側(cè)智能終端單套配置;兩段母線單套配置一臺智能終端;35(10)kV及以下電壓等級采用戶內(nèi)開關柜，不配置智能終端，主變低壓側(cè)除外;對于采用常規(guī)互感器的間隔，宜采用合并單元與智能終端一體化裝置。

(4)保護裝置配置:線路間隔采用保護測控一體化裝置，單套配置，包含完整的主后備保護功能；橋間隔采用保護測控一體化裝置，單套配置；變壓器電氣量保護采用雙套配置，每套含完整的主后備保護功能，接入110kV線路電流合并單元、110kV橋電流合并單元、110kV母線電壓合并單元、高壓側(cè)中性點電流合并單元，非電量保護單套配置；低壓各間隔采用測保一體化裝置，單套配置。

(5)測控裝置配置:每臺主變、每段母線各配置一臺測控裝置。

2.3 間隔間設備聯(lián)系

(1)110kV線路技術(shù)方案如圖1所示。每回線路配置單套完整的含主、后備保護及測控功能的線路保護測控裝置，采用點對點方式通過第一套合并單元采集線路ECT電流、母線EVT電壓；合并單元雙套配置；智能終端單套配置，但應通過獨立的網(wǎng)口分別與兩套主變保護連接。

圖1 110kV線路技術(shù)方案

(2)110kV內(nèi)橋及備自投技術(shù)方案如圖2所示。內(nèi)橋配置單套完整的含主、后備保護及測控功能的保護測控裝置，采用點對點方式通過第一套合并單元采集內(nèi)橋ECT電流；橋合并單元雙套配置；智能終端單套配置，但應通過獨立的網(wǎng)口分別與雙套主變保護連接。內(nèi)橋備自投裝置通過SV網(wǎng)采集線路電流、母線電壓等模擬量信息，通過GOOSE網(wǎng)采集線路、橋斷路器位置信息及變壓器第一套保護動作閉鎖備自投信息；根據(jù)備自投裝置安裝位置，第二套變壓器保護動作閉鎖備自投信息可以通過變壓器保護裝置的GOOSE口點對點接至備自投裝置，也可以由變壓器高壓側(cè)智能終端輸出硬接點接至備自投裝置。(3)變壓器電氣量保護雙套配置，每套含完整的主后備保護功能。第一套變壓器保護接人以GOOSE及SV單網(wǎng)；非電量保護裝置及本體智能終端單套配置、就地布置，采用直接電纜跳閘方式；非電量保護通過本體智能終端上送動作信息至以GOOSE網(wǎng)，用于測控及故障錄波。

圖2 110kV內(nèi)橋及備自投技術(shù)方案

(4)低壓備自投技術(shù)方案如圖3所示。低壓備自投接人SV及以GOOSE單網(wǎng)，通過SV網(wǎng)取得變壓器低壓側(cè)及分段交流模擬量，通過以GOOSE網(wǎng)取得變壓器后備保護閉鎖信號及相應斷路器位置并傳遞跳閘信號至相應斷路器。為可靠閉鎖，二套變壓器后備保護閉鎖信息均需接入備自投裝置。考慮到低壓備自投和變壓器低壓側(cè)智能終端一般都安裝在開關柜內(nèi)，距離較近，推薦由變壓器低壓側(cè)智能終端直接輸出硬接點接入備自投裝置，并通過電纜采集母線電壓，跳分段斷路器也采用電纜直接跳閘方式。

(5)低壓間隔保護由于通常安裝在開關柜內(nèi)，與一次設備距離較近，因此采用常規(guī)電纜方式采集開關量和模擬量，輸出硬接點至斷路器機構(gòu)跳閘。

(6)低壓分段保護由于需要與變壓器保護、低壓備自投配合，因此需接人以GOOSE及SV網(wǎng)，第一、第二套變壓器保護跳分段斷路器分別通過以GOOSE網(wǎng)及變壓器低壓側(cè)智能終端直接輸出硬接點實現(xiàn)。

3 結(jié)束語

總之，繼電保護對變電站的安全穩(wěn)定運行有著重要意義。作為繼電保護工作者應不斷求學、探索和進取，在技術(shù)成熟、可靠的基礎上積極探索其它實現(xiàn)方式，真正發(fā)揮繼電保護的效果，進一步提高了變電站運行的可靠性和安全性。

［1] 李旭.探究智能變電站繼電保護配置[J] .科技創(chuàng)新與應用，2012（17）．

［2] 路亞.智能變電站的繼電保護配置探討[J] .中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（18）．