110kv 智能變電站配電保護配置

鄭權偉

蘇州供電公司

隨著國家經濟的發展，電力網絡系統的智能化受到了廣泛的關注，尤其是在現代科技的帶動下，智能電網已經成為我國電力網絡系統發展的方向，它是一種集高新技術為一體的電力網絡系統，系統內部以變電站為整體電網的節點，對整體電網的有效運行以及電壓變化都具有重要作用。隨著世界經濟發展模式逐漸朝向環保方向，并逐步走向信息化與數字化平臺，智能電網的出現成為了現代電力網絡系統發展的必然產物，且它相比傳統常規變電站具有范圍廣、深度強、層次復雜的信息處理優勢，深受各國電力網絡領域的熱愛。

1 110kv 智能變電站概述

智能變電站是采用先進、可靠、集成和環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和檢測等基本功能，同時，具備支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策和協同互動等高級功能的變電站。

智能變電站是一種開放式，且內部具有多層級結構的分層式系統，主要是由站控層、間隔層以及過程層構成。內部信息通信標準采用IEEC61850 為主，站內的所有信息經過專業的手段進行收集處理后具有共享性與唯一性，利用專業手段進行處理后可以保證信息的完整性，實現了信息的唯一性。

站控層主要的構成內容是中央主機與遠程通信裝置，且配合使用不同的二次功能站，可以為站內的人員提供有效的人機聯系界面，從而實現最有效的控制間的間隔。采用該系統結構可以對整體電網系統實施監控，將監控中的數據流傳輸到管理中心，實現遠程調度與控制。

此外，過程層內部結構包含電子式互感器、合并單元以及智能單元，其主要功能在于完成二次系統與以此設備之間的關聯，在電網運行過程中進行電氣量的數據收集，配合整體系統進行動態性的監控。

智能變電站相比常規變電站內包含一些新型設備，包括電子互感器、合并單元以及職能單元等，系統內部采用了大量的交換機，內部結構系統主要采用二次接線設計，整體電路都進行光纜的鋪設，完成系統建構。

2 保護配置原則

110kv 變電站相比其他更高等級的變電站，其內部的結構設計較為簡單，且采用單一的接線形式，因此，在對該變電站施加繼電保護技術時，應該根據國家規定進行配置。

110kv 智能變電站的繼電保護方案，應該以選擇性、靈活性與可靠性為核心標準，且內部的過程層SV 網、GOOSE 網以及MMS 網應該保持獨立性，且網絡系統之間的接口應該按照不同的技術指標實現獨立。從設備角度而言，110kv 智能變電站內部的線路主要采用雙母線或單母線，并配合使用分段技術進行線路的連接，它可以完成整體電路電子式的接通，這就需要在電路環節部分設置相應的電壓互感器，尤其是在不同的線路以及變壓器間隔部分，安裝三相電子式電壓互感器，盡可能利用先進的技術，測量不同的電路電流量以及電壓比率，從而根據電路實際情況安裝相應的電流互感器與電壓互感器。

此外，110kv 智能變電站因其電壓等級相抵較低，因此，應該采用動態控制與測試為一體的保護裝置，一般選擇具集成性的保護裝置，且內部具有獨立的智能終端服務器，安置單獨配套的裝置才能保證繼電器保護系統的正常運行。

在不同結構的變壓器內部應該根據單元結構選擇放置冗余配置，而其他得間隔區域則放置單套配置，這樣整體變壓器的電路保護就形成了獨立的保護回流，有效的保護了整體電路的有效性與完整性。在智能變電站中，設置獨立的記錄分析裝置，動態跟蹤記錄電路系統中存在電流量，并匯集合并單元以及過程層GOOSE 網絡內部的信息資料，將數據信息通過專用的數據傳輸渠道傳輸到數據模型處理庫中，完成對數據的最終處理，統借助錄波器與網絡報文幾率來分析整體電路系統中的數據資料，將SV、GOOSE、MMS 網絡中的數據信息進行整合處理，并要保證各個控制器之間的獨立。

3 配電保護配置方案

根據相關規程要求及上述配電保護配置的原則內容，可從線路保護、變壓器保護、母聯保護等方面入手設計配電保護配置方案。

智能變電站線路保護配置

對于110kv 智能變電站而言，其站內保護和站內測控功能應實現統一設計，單套配置上要保留間隔，線路保護上要對斷路器進行直采直跳形式，在啟動斷路器功能上要將失靈、重合閘等功能與GOOSE 網絡實現鏈接。首先，線路間隔內的保護測控裝置均采用點對點的方式進行鏈接和傳輸，并直接連接合并單元、智能終端，實現GOOSE網信息交換。其次，保護測控裝置不能依賴GOOSE 網，而要通過與智能終端連接來實現直接跳閘功能，通過與合并單元連接并進行數據傳輸來實現直接采樣功能。再次，要在線路和母線上安裝電子式互感器，以獲取電流電壓信號，并接入合并單元，等數據打包后再通過光纖傳輸，送到SV 網絡和保護測控裝置。最后，跨間隔信息應采用GOOSE 網絡傳輸方式來接入保護測控裝置。

智能變電站變壓器保護配置

對于110kv 變壓器而言，其電量保護應采取雙套配置方式，并保持主配置與后備配置一體化。若條件特殊需將二者分開配置，至少要保證二者在測控裝置上實現一體化。在采用雙套保護配置時，其各側合并單元及智能終端均應采用雙套配置，保證中性點電流和間隙電流均能并入相應側合并單元。

其中，變壓器保護首先應對各側斷路器進行直采直跳方式，采用GOOSE 網絡實現對跳母聯、分段斷路器及閉鎖備自投、啟動失靈的傳輸。其次，為實現失靈跳功能，應通過GOOSE 網絡接受失靈保護跳閘命令，實現變壓器各側斷路。再次，為實現信號直采功能，要保證變壓器各側合并單元能將電流電壓信號直送SV 網和變壓器保護裝置，但變壓器保護裝置并不直接從SV 網絡讀取數據。最后，對于主變高中低壓側的職能終端應進行冗余配置，而主變本體職能終端應進行單套配置。主變本體職能終端應具有主變本體/有載開關非電量保護、上傳本體各種非電量信號的功能。變壓器非電量保護應現場配置本體職能終端，現場直接電纜跳閘，其中非電量動作報文、調檔和接地刀閘控制信息應通過GOOSE 網進行傳輸。

智能變電站母聯保護配置

分段保護裝置應不通過網絡數據直接連接合并單元實現直接采樣功能，還應不通過網絡數據交換直接連接智能終端實現直接跳閘功能。同時，用于保護裝置、合并單元和智能終端等設備的GOOSE 網和SV 網要保持相互獨立，分別實現跨間隔傳輸信號功能。另外，110kv 分段保護跳閘通常采取點對點方式實現直跳，主變保護等其他跳分段則采用連接GOOSE 網絡的方式，而母聯保護的啟動母線適齡也可通過GOOSE 網絡傳輸信號進行采樣。

智能變電站低頻低壓減載保護配置

設置低頻低壓減載保護裝置是保證變電系統安全運行的有效手段，通常依據網絡采樣和網絡跳閘方式對其進行配置裝。低頻低壓減載保護一般通過SV 網接收來自母線PT 合并單元的電壓采樣信息并進行邏輯判斷，并通過GOOSE 網發送關各母線開關跳閘的信息，各開關職能終端依據所接收的GOOSE 信息在各開關間隔中啟動相應動作。相對于過去過多使用二次電纜現象，網采網跳配置方案更符合現代電網的綠色環保理念。

4 結語

隨著我國社會經濟發展和高新技術在各行業的廣泛應用，變電站建設也逐步走向了數字化和智能化。該兩項技術的投入使用對智能變電站的發展起著重要的推動作用。智能電網代表了現代全球能源產業發展的新方向，代表了電網未來發展的主攻方向，而繼電保護措施是智能電網構件中重要的二次設備。隨著變電站實踐的通用對象GOOSE 通信技術的應用，在同一標準平臺上就可實現共享實時信息數據，并讓繼電保護配置和二次接線設計得到了有效簡化。