智能變電站集中式站域保護方案研究

【摘要】 將110kV巍山智能變電站內(nèi)多臺間隔層IED集中在一臺IED上完成，利用得到的全站冗余信息，對站內(nèi)故障進行綜合判斷，在簡化保護設計的同時提高全站保護的動作性能。使保護從面向設備到面向的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。

【關(guān)鍵詞】 智能變電站 保護 轉(zhuǎn)變

智能變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)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、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。

一、集中式站域保護概況

智能變電站二次設備的配置主要采用分層分布式結(jié)構(gòu)，面向間隔，功能獨立。這種模式可靠性較高，任何一個裝置發(fā)生故障不會影響到其它功能和對象，系統(tǒng)的可擴展性和開放性比較好。但該配置模式具有硬件重復配置、電流互感器和電壓互感器負載重、接線復雜、信息不能共享、缺乏整體的協(xié)調(diào)和功能優(yōu)化、投資成本大、運行維護成本高等缺點。對繼電保護而言，利用故障相鄰區(qū)內(nèi)的冗余信息可以準確地反映出故障狀態(tài)，提供快速可靠的主保護和后備保護功能，簡化保護裝置之間定值和動作時間的整定配合。對控制系統(tǒng)而言，通過獲取全局冗余信息，有助于制訂更優(yōu)化的控制措施，各種控制措施之間能有機地配合協(xié)調(diào)，最大限度地減小擾動帶來的影響和損失。

110kV巍山智能變采用IEEE-1588網(wǎng)絡同步技術(shù)，實現(xiàn)站內(nèi)以及各相關(guān)變電站間電氣量的同步采樣，采用IEC61850通訊規(guī)約實現(xiàn)控制主機與各采集與執(zhí)行設備之間的數(shù)據(jù)交互，采用1Gbit/s光纖網(wǎng)絡實現(xiàn)各相關(guān)設備之間的海量數(shù)據(jù)傳輸，采用集線路、母線、變壓器、站間備自投于一體的集中式保護實現(xiàn)針對相關(guān)電氣設備的保護與控制。

二、集中式保護方案實施

站域全集中式保將全站保護及其測控功能集中于一套保護測控裝置內(nèi)。可以利用得到的全站冗余信息，對站內(nèi)故障進行綜合判斷，在簡化保護設計的同時提高全站保護的動作性能。使保護從面向設備到面向系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。應用高性能CPU及DSP處理技術(shù)實現(xiàn)站域式保護。裝置安裝于220kV下關(guān)變電站保護控制室內(nèi)，通過光纖通道采集和發(fā)送110kV巍山變的所有需要信息，包括各間隔電壓、電流采樣值信息，一次設備狀態(tài)信息，保護出口跳閘信息等，因此110kV巍山變要配置采集發(fā)送這些信號的智能終端。

本站域保護系統(tǒng)主要在110kV巍山變來實現(xiàn)，整個系統(tǒng)主要由采集單元、智能控制單元、主站主時鐘、Gbit交換機、同步裝置、站域保護主機和維護工作站組成，主要實現(xiàn)110kV線路保護、35kV線路保護、10kV線路保護、110kV主變保護、簡易母差保護以及站間備自投等保護功能。

整體方案如圖1所示。子站由智能采集終端ICU、MU、交換機組成。合并單元（MU）負責模擬量采集，智能控制單元（ICU）負責開關(guān)量狀態(tài)采集和控制，兩者分別通過多模光纖與子站交換機相連，大倉變和南澗變子站交換機通過單模光纖與巍山變單模交換機相連，巍山變單模交換機再和主站單模交換機相連。主站配置獨立的1套站域智能控制主機、千兆單模交換機、網(wǎng)絡分析儀、規(guī)約轉(zhuǎn)化器。站域智能控制主機分別接收3個子站MU和ICU數(shù)據(jù)，完成具體的保護控制功能，然后通過GOOSE完成對子站各間隔開關(guān)的控制。

站域智能控制主機按照功能劃分，由采集板、保護控制板、通信板組成，三者均可靈活配置。針對本項目，可配置3塊采集板，用來接收處理巍山變?nèi)齻€不同電壓等級的智能終端數(shù)據(jù)和大倉變、南澗變備自投智能終端數(shù)據(jù)；1塊保護控制板，實現(xiàn)變壓器保護功能、110KV線路保護功能、35KV簡易母差保護功能和線路保護功能、10KV簡易母差保護和線路保護功能、站間備用電源自投功能；一塊通信板，實現(xiàn)主機和人機管理模塊通信。人機管理模塊屬于站域保護一部分，用來實現(xiàn)模擬量開關(guān)量顯示、定值管理、報文管理、錄波管理、IEC61850站控層規(guī)約等功能。

三、站間備自投運用

在站域保護的基礎(chǔ)上，兩個110kV變電站之間基本都實現(xiàn)了光纖通信，其光纖通信傳輸運行狀態(tài)信息、故障信息和跳合閘命令信息，具有無誤差，傳輸速度快，傳輸容量大，接口簡便靈活，轉(zhuǎn)換方便，基本不受外界電磁干擾等優(yōu)勢，是最可靠的通信通信方式。在此基礎(chǔ)上可實現(xiàn)遠方備自投裝置的任何通信需求。數(shù)字式遠方備用電源自動投入裝置彌補了幾個有聯(lián)絡線聯(lián)系并由兩個主電源供電的變電所間不能同時運用備自投的缺陷。

將站內(nèi)備自投的概念擴展到兩個變電站之間后，為實現(xiàn)遠方備用電源的自動投入，通過使用可進行位置信號、數(shù)字信號采集及控制輸出可編程控制單元，提供滿足邏輯要求的備自投功能。通過額外的通訊裝置進行兩站間的信息交換。通過數(shù)字通道將不同變電站相關(guān)線路的保護、測量、信號接入同一個監(jiān)控系統(tǒng)，組成一個綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)像常規(guī)變電站內(nèi)備自投一樣實現(xiàn)多個變電站間備自投功能。每個變電站的備自投裝置經(jīng)過邏輯判別后發(fā)出遠方合閘允許信號，再利用通信通道將該信號傳送至對端變電站。對端變電站收到遠方合閘允許信號后，經(jīng)過備自投裝置邏輯判別， 發(fā)出不同的合閘命令， 完成備自投功能。

四、 結(jié)束語

通過對110kV巍山變電站站域式保護實現(xiàn)方式的介紹，讓我們對站域式保護有了更明晰的認識和更深層次理解，，為今后變電站的智能化改造積累了經(jīng)驗，并為智能變電站發(fā)展提供了必要的技術(shù)保障。

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參 考 文 獻

[1]馮軍. 智能變電站原理及測試技術(shù)[M]. 中國電力出版社，2011-6.

[2]覃劍， 智能變電站技術(shù)與實踐，2011