智能化變電站相關繼電保護技術應用探討

摘 要：隨著科技水平的不斷提高，發展和實現智能化變電站技術是目前電網建設和變電站發展的方向。繼電保護作為變電站設備中重要的組成部分，實現其數字化，智能化已勢在必行。本文就智能化變電站內繼電保護的配置原理及原則進行分析，結合在智能化變電站結構中的過程層繼電保護和變電站層繼電保護等方面的內容，對智能化變電站繼電保護的應用進行探討。

關鍵詞：智能化變電站；繼電保護；保護配置

智能化變電站是目前電力系統研究的其一熱點，對變電站的運行及管理帶來長遠的影響。隨著智能化變電站的快速發展，數字化繼電保護技術是需要我們不斷發展、完善的技術，它的應用及研究也需有一個漸進、持續發展的過程。它是智能變電站應用中的一大重點和一大難點。

1 智能變電站繼電保護的配置和原則

1.1 繼電保護設備作為智能電網變電站的重要組成部分，在滿足靈敏性、選擇性、速動性、可靠性要求的前提下，可將其配置將分為過程層和變電站層二個方面內容。

過程層：一次設備配置獨立的主保護，就近下放安裝或和一次設備實現一體化，各間隔保護實現分布式安裝，雙重化配置。

變電站層：后備保護集中式配置，站內各電壓等級統一集中配置，集中式后備保護采用自適應和在線實時整定技術，同時具備廣域保護的接口，能夠實現廣域保護的功能，也是雙重化配置。繼電保護配置見1-1示圖

圖1-1 繼電保護配置原理圖

對于一次設備，過程層配置單獨主保護，如果該設備是智能設備，那么保護設備是可在設備內部安裝，否則可將保護設備、合并器和測控設備等安裝在離設備較近的匯控柜中，以便簡化設備的運行及維護。全站通過以太網統一傳輸GOOSE和采集量。除了分布式保護之間的數據實現同步，無需IEEE1558外，其余系統全站都運用IEEE1588 對時。

該方案不僅簡化全站保護，同時也大大縮短了保護與被保護設備間的距離，可避免通信鏈路如跳閘及采樣等不可靠性引起的保護功能失效。這樣的話，全站網絡帶寬的消耗將集中在錄波及監控上，而繼電保護的網絡消耗將減少。

1.2 以110kv變電站為例，該站的連接，變電站電壓等級更高的對比度，連接形式及設備相對簡單。保護配置只需要滿足以下幾點：

（1）對傳統繼電保護，選擇性，靈敏可靠，快速等四項性能要求，被稱為“四性”。智能變電站繼電保護，繼續滿足“安全要求四性能”等實際工程的要求。

（2）110kv變電站以上的電壓等級高，為兩段連接形式的雙和單總線，具備一定的條件，可以安裝電子式電流、電壓互感器。

（3）變電站110kv電壓等級高，基于SV、GOOSE網絡中網絡層，站控層和MMS的網絡之間互不干擾，每個網絡訪問保護，每個數據之間的控制器是獨立的。

（4）110kv及以下電壓等級變電站在本地安裝保護裝置，可與智能終端功能的集成。

（5）110kv變電站電壓等級低，為保護和監控裝置。

（6）110kv變電站電壓等級低，對主變壓器，合并單元，每一方應進行冗余配置，用于配置單套其他合并單元之間的間隔。

（7）所有的合并單元，過程層網絡信息應被記錄，并記錄故障記錄和分析網絡報告紀錄。數據接口控制器和記錄裝置對應的SV的兩套，MMS和GOOSE網絡應該是互不干涉。

2 繼電保護過程層

智能變電站的繼電保護，重要的過程層設備，設備，部件和設備。具有快速跳閘功能的裝置的主保護配置，包括線路保護，變壓器保護、母線差動保護。

2.1 智能變電站線路保護中應采取的保護和監控設備的運行狀態的監控，與變電站靠近變電站繼電保護，和一個單一的組分配根據間隔。如圖2-1所示。

2-1 變電站線路保護方案圖

線路保護與控制裝置不僅和GOOSE網絡鏈接交換信息，而合并單元和智能終端實施一一個點對應的點連接。保護與控制裝置的變電站將不通過GOOSE網絡將數據傳送到其他單元，但直接將采集的數據傳輸到終端，并直接向開關控制。由于線和總線的電子變壓器，在控制信號，可以通過合并單元封裝，將控制信號發送到SV單元，從而實現保護監控功能。此外，區間數據可以保護測控裝置通過相應的傳入的GOOSE網絡。

2.2 智能變電站中的變壓器保護分布式雙套配置，這是主保護，后備保護裝置，如主、后備保護單獨的配置，后備保護應與集成控制裝置。同時要彼此合并單元，智能終端配置相應數量。

圖2-2 變電站的變壓器保護方案圖

保護直接對變壓器各數據進行采樣分析，直接跳開各側斷路器；其他如啟動失靈及其他保護配合信號由GOOSE網絡進行數據和信息傳輸。

變壓器非電量保護就地直接通過電纜接入斷路器跳閘，現場配置本體智能終端，跳閘、控制等信號通過光纖上傳上GOOSE網絡。

2.3 智能變電站的母線保護，我們一般采用分布式設計，如圖2-3所示

各間隔之間都獨立實現母線保護功能，只跳間隔本身的斷路器。而失靈保護另外統一由集中保護完成。

2.4 智能變電站的分段保護配置與線路保護相似

保護單元分別和合并單元直接相連，與智能終端直接相連，不需要通過網絡進行信息及數據的交換，各自都實現直接數據信息采樣及跳開閘刀的功能。跨間隔信號經過互不干涉的GOOSE及SV網進行傳輸。

分段保護單套配置，宜采用保護測控一體化設備。保護可直接跳分段斷路器，其他保護聯跳分段可通過GOOSE網相連實現，啟動母線失靈等情況也可通過GOOSE進行傳輸。

3 變電站層的繼電保護配置

智能變電站的變電站層后備保護采用集中式進行配置，此配置應用自適應和在線實時自整定等技術，具有廣域保護的功能，可實現雙重化配置。

后備保護可為本變電站提供近后備保護功能，實現開關失靈保護，同時也可以實現相鄰變電站遠后備保護。近后備的保護范圍包括母線和出線，而遠后備的保護范圍則包括出線對側母線及相連的所有線路。

后備保護系統可通過采集電氣設備的電流電壓信息，斷路器狀態量以及相鄰變電站的各類信息，實時判別在遠后備范圍內的設備故障，并獨立做出有效的跳閘策略。

4 結束語

智能變電站的建設發展，對我國智能化電網的建設工作有著十分重要的意義，而繼電保護作為保證智能變電站良好運行的基礎條件之一，能否構建優良的繼電保護系統就由顯其重要，這也是智能變電站改革過程中所遇到的重要問題。所以仍然需要不斷的總結分析，促進繼電保護技術的不斷發展和創新，逐步實現智能變電站的推廣和普及，提高運行的安全可靠性。

參考文獻

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