智能變電站的安全運(yùn)行研究

摘要：隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的普及，智能變電站的建設(shè)以及運(yùn)行也逐漸深入各省。智能變電站作為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，其建設(shè)和相關(guān)設(shè)備的繼電保護(hù)關(guān)系著智能電網(wǎng)總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。本文在指出智能變電站繼電保護(hù)與傳統(tǒng)保護(hù)的差異的基礎(chǔ)上，對(duì)智能變電站內(nèi)各設(shè)備繼電保護(hù)配置進(jìn)行了探究，并提出了GOOSE"組網(wǎng)的方案，確保智能變電站的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);保護(hù)配置;GOOSE"組網(wǎng)方案

智能變電站就是一項(xiàng)新的配置，其中站內(nèi)各設(shè)備的繼電保護(hù)配置又關(guān)系著智能變電站的工作效率。筆者將結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)，探究了智能變電站的繼電保護(hù)配置，進(jìn)而提出提高繼電保護(hù)配置的策略，以促進(jìn)智能電網(wǎng)繼電技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

1.智能變電站繼電保護(hù)與傳統(tǒng)保護(hù)對(duì)比

1.1"保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)

智能變電站的保護(hù)裝置是采用統(tǒng)一的IEC61850"通信規(guī)范的，具有以下3"個(gè)核心功能，即SMV、MMS"和GOOSE。其中SMV"的主要功能是為采樣值傳輸服務(wù)，屬于過(guò)程層部分;GOOSE"的主要功能是完成各個(gè)裝置間的數(shù)據(jù)交換，屬于間隔層部分，其徹底改變了傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)計(jì)，而MMS"的主要功能是用于后臺(tái)和裝置之間的數(shù)據(jù)交互，屬于站控層部分。

在傳統(tǒng)的變電站中，其繼電保護(hù)裝置是通過(guò)背板端子引入至屏柜的端子排中的，是否加載保護(hù)壓板要根據(jù)實(shí)際需要而定，利用端子排間的二次電纜完成了各保護(hù)屏柜之間的連接。而智能變電站則是采用了GOOSE"功能，將二次回路連接轉(zhuǎn)換為GOOSE"網(wǎng)絡(luò)的通信連接，根據(jù)實(shí)際需要各二次設(shè)備廠家可提供裝置的GOOSE"端子定義，設(shè)計(jì)院根據(jù)相關(guān)的定義完成GOOSE"網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)工作，設(shè)備廠家經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)文件和GOOSE"組態(tài)文件來(lái)形成變電站的SCD"文件，這樣各設(shè)備廠家就會(huì)使用全站統(tǒng)一的SCD"文件，對(duì)GOOSE"網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信息進(jìn)行提取并發(fā)送至裝置側(cè)。

從上述數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程可以看出采用了GOOSE"網(wǎng)絡(luò)將大為減少二次電纜的使用量，不但簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，而且節(jié)約了建設(shè)運(yùn)行成本，同時(shí)也減小了屏柜間的接線量，現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)試的工作量等，對(duì)于縮短變電站的建設(shè)周期是十分有利的。

1.2"保護(hù)裝置的程序化操作

在傳統(tǒng)的變電站中，對(duì)于繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行壓板投運(yùn)時(shí)需要兩名運(yùn)行人員同時(shí)進(jìn)行的，由1"名運(yùn)行人員核對(duì)壓板名稱，另一名運(yùn)行人員根據(jù)操作票讀取“操作內(nèi)容”并進(jìn)行操作，操作完成后由監(jiān)護(hù)人員檢查壓板投運(yùn)是否正確，一般操作一塊壓板需要1～2min，而多塊壓板的投運(yùn)則需要進(jìn)行多次重復(fù)操作，不但效率低下而且特別容易引發(fā)誤操作。

由于智能變電站是采用IEC61850"通信協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)的，因此只是在其保護(hù)屏上保留了一塊“投檢修狀態(tài)”的硬壓板，而沒(méi)有必要保留其他硬壓板，由軟壓板就可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)的全部功能，實(shí)現(xiàn)了二次設(shè)備的程序化管理和操作，同時(shí)保護(hù)裝置還具有切換保護(hù)定值區(qū)的功能。在后臺(tái)可以同時(shí)一次性地操作多塊軟壓板，不斷縮短了操作時(shí)間，而且能夠有效地防止誤操作，對(duì)提高整個(gè)變電站的安全運(yùn)行水平具有積極的意義。

2.站內(nèi)各設(shè)備的保護(hù)配置方案

2.1"線路保護(hù)

對(duì)于智能變電站的線路保護(hù)而言，站內(nèi)的測(cè)控及保護(hù)功能宜進(jìn)行一體化的集成并按照間隔單套來(lái)配置。線路保護(hù)可完成直接采樣和直接跳斷路器的功能，經(jīng)過(guò)GOOSE"網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)斷路器后能夠完成斷路器失靈保護(hù)及重合閘等功能。線路的保護(hù)的具體實(shí)施方案如圖1"所示，保護(hù)間隔內(nèi)除了與GOOSE"網(wǎng)進(jìn)行信息交換外，都是采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信息傳輸方式，合并單元和智能終端都是直接連接的，保護(hù)測(cè)控裝置與合并單元集合后實(shí)現(xiàn)了直接采樣和數(shù)據(jù)傳輸功能，與智能終端配合后實(shí)現(xiàn)了跳閘功能。

其中在線路和母線上所安裝的電子式互感器在通過(guò)電流和電壓信號(hào)后，在接入合并單元，相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)打包匯總后在經(jīng)過(guò)光纖送至測(cè)控裝置及SV"網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。當(dāng)有跨間隔的信息進(jìn)入測(cè)控裝置時(shí)應(yīng)采用GOOSE"網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

圖1"事故信號(hào)回路圖

按照相關(guān)的規(guī)程要求，智能變電站的變壓器保護(hù)應(yīng)采用雙套保護(hù)進(jìn)行配置，即進(jìn)行主、后備保護(hù)一體化的配置方式，且后備保護(hù)可采取與測(cè)控裝置一體化的配置方式進(jìn)行配置。當(dāng)智能變電站的保護(hù)裝置采用上述保護(hù)進(jìn)行配置時(shí)，其各側(cè)的合并單元（MU）和智能終端也應(yīng)采用雙套的配置法方式，中性點(diǎn)的電流及間隙電流應(yīng)并入相應(yīng)側(cè)的MU。變壓器保護(hù)采用直接采樣的模式，將各側(cè)斷路器進(jìn)行連接，通過(guò)GOOSE"網(wǎng)絡(luò)可將分段斷路器及閉鎖備自投進(jìn)行連接，通過(guò)GOOSE"網(wǎng)絡(luò)接受失靈保護(hù)的跳閘命令，實(shí)現(xiàn)失靈保護(hù)各側(cè)斷路器的跳閘功能。智能變電站內(nèi)變壓器的高、中、低壓側(cè)合并單元得到的電流電壓信號(hào)都是直接送至SV"網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的，且數(shù)據(jù)是單向傳遞的，SV"網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)從不送至保護(hù)裝置側(cè)，這就實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的直接采樣功能;高、中、低壓側(cè)的智能終端除了直接連接GOOSE"網(wǎng)絡(luò)外還與變壓器的保護(hù)裝置相連，保護(hù)裝置直接通過(guò)智能終端進(jìn)行跳閘。

3.智能變電站GOOSE"組網(wǎng)方案

根據(jù)智能變電站的設(shè)計(jì)規(guī)范及試點(diǎn)工程的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮GOOSE"網(wǎng)絡(luò)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，以220kV"智能變電站為例所設(shè)計(jì)的GOOSE"組網(wǎng)方案如圖2"所示。

圖2"某10kV"配電網(wǎng)簡(jiǎn)化接線圖

國(guó)內(nèi)大多數(shù)220kV"智能變電站多采用母線的接線方式，其繼電保護(hù)也按雙重化的配置標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置，同時(shí)為了確保保護(hù)裝置的安全性、交換及母線等間隔都應(yīng)按照分散的原則進(jìn)行分配，且雙重化的交換機(jī)應(yīng)分別安裝在主保護(hù)屏及雙套路線路上，以星型單網(wǎng)方式完成間隔交換機(jī)及母線交換機(jī)的連接。

該智能變電站220kV"雙母線間隔結(jié)構(gòu)中一個(gè)線路保護(hù)的信號(hào)聯(lián)系表如表1"所示。

表1"配電線路故障診斷結(jié)果

從表1"可以看出，主變間隔與出線間隔之間的信號(hào)是不構(gòu)成聯(lián)系的，只有每個(gè)間隔與母線保護(hù)才構(gòu)成信號(hào)聯(lián)系，開(kāi)關(guān)刀閘內(nèi)的信號(hào)與間隔內(nèi)的線路保護(hù)在間隔交換機(jī)內(nèi)構(gòu)成了數(shù)據(jù)傳輸通路，只經(jīng)過(guò)兩級(jí)交換機(jī)即可完成母線保護(hù)與智能一次設(shè)備的信號(hào)聯(lián)系，按照間隔來(lái)劃分母線交換機(jī)的VLAN，進(jìn)而對(duì)各間隔的GOOSE"報(bào)文進(jìn)行隔離，減小了報(bào)文幀排隊(duì)的延時(shí)時(shí)間，且只要斷開(kāi)母線交換機(jī)與間隔交換機(jī)即可斷開(kāi)連接，檢修措施安全可靠。

4.結(jié)論

總之，繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一道防線，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的步伐加快，我們要采取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)智能變電站內(nèi)各設(shè)備的進(jìn)行合理、安全繼電保護(hù)，從而提高智能變電站的效率，確保國(guó)家電網(wǎng)的安全建設(shè)和運(yùn)行。