二次繼電保護裝置在智能變電站的應用設計

曾 娟

（廣東天聯電力設計有限公司，510000）

二次繼電保護裝置在智能變電站的應用設計

曾 娟

（廣東天聯電力設計有限公司，510000）

對于大朗變電站建站的背景進行了闡述，指出了大朗變電站當前所面臨的問題，對于二次繼電保護裝置在智能變電站中的具體應用包括綜合自動化系統、二次接線、直流系統、元件保護與自動化裝置中的應用進行了闡述，以期為大朗變電站智能化的改造提供一定的借鑒。

智能變電站；自動化系統；二次接線；直流系統；元件保護與自動化裝置

1 大朗站建站背景

220kV的大朗變電站位于東莞的東南部地區的大朗站，其主要的供電范圍為大朗鎮，同時兼顧向黃江以及東坑鎮進行供電。大朗鎮在東莞市的經濟總體中占據著重要的地位，是東莞市八個最為發達的經濟強鎮之一，隨著經濟的發展該地區的用電負荷也呈現出較快增長的趨勢，比如在2008年大朗變電站的最高的負荷為562MW，負載率在用電高峰期可以達到95%以上，而在夏季還經常會出現用電過載的現象。并且大朗變電站當前為較為常規的變電站需要有員工進行值守，已經投入運行20多年，變電站中的設備已經較為陳舊在當前大朗鎮用電負荷越來越大的情況下，設備出現越來越多的問題，供電的可靠性非常的低，嚴重影響到了該地區電網的可靠性，大朗變電站于2011年進行了相關的改造工作，為了滿足變電站無人值守的要求，并增強大朗變電站的繼電保護水平，維持當地的供電安全與穩定，本文對大朗變電站二次繼電保護裝置進行了研究。

2 綜合自動化系統

本數字變電站采用計算機監控系統進行設計，按照無人值守的方式進行。變電站采用分層化的分布式網絡結構進行設計，來實現與站內的智能化通信。通過分布式的網絡結構來實現站內電氣設備的信息共享與通信。可以將整個網絡分為站控層、間隔層、過程層。以計算機控制為基礎按照IEC61850進行變電站綜合自動化系統的建模。采用有源電子流電壓傳感器或者是互感器來進行信號的傳播。采用太網雙星的模式來組網，過程層采用點對點和網絡化的傳輸方式。二次設備主要在主控室內；35kV設備安裝在相應的開關柜上。主變壓器和220kV部分采用獨立的測控裝置，110kV、35kV采用一體化的測控裝置。220kV、110kV線路采用有源電子組合電路和電壓互感器進行信號的傳輸；主變壓器采用純光學的電流互感器，35kV間隔采用一般的電流互感器。220kV、110kV母線電壓互感器采用電子式的電壓互感器，35kV母線電壓互感器采用常規的電壓互感器。380v電容器部門采用常規的電壓互感器。

3 二次接線

3.1 二次設備的布置

變電站中設有控制室和繼保室，操作員工作站、通信控制柜等都位于主控制室內；主變壓器、線路、母線設備、保護部分、測控裝置、直流系統、計費系統以及消防柜都位于繼保室內；35kV的測控保護一體化裝置位于開關柜上。220kV的智能控制終端位于開關柜上。110kV開關設備智能終端位于獨立的控制柜上。主變壓器部分設置有智能保護裝置的終端，其就位于變壓器旁。在變電站中設置有兩個蓄電池，分別安裝在各自獨立的蓄電室內。合并單元與間隔保護一面屏，220kV/110kV母線合并單元按照電壓等級一面屏，35kV母線與主變安裝在同一個控制柜上。

3.2計量與測量

對于電能的計量要符合我國《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》中的相關要求。在本工程中將主變壓器端設置為計量點，配置數字式的多功能電能測量儀表。將主變壓器中低端設置為一般的測量點，配置數字式多功能電能測量儀表，在低壓側也要配置相應的數字式多功能電能測量儀表。將220kV的線路設置為計量點，分別設置兩只多功能的電量計量儀表。將110kV的用戶變線路作為電能計量點，配置兩只多功能的電能測量裝置。將110kV線路設置為一般的計量點，配置一只多功能的電量測量儀表。35kV部分的主變間隔設置為一般電量計量點，配置一只多功能的模擬量信號采集儀表。將35kV的儀表安裝在控制柜上，其他儀表都安裝在組屏上面，組屏位于主樓中的繼電保護室內。

3.3防誤閉鎖與同期

變電站的防護系統大致有三層組成，包括站控層防護、間隔層防護和電氣閉鎖，站控層防誤由防誤閉鎖軟件、以及電腦鑰匙和鎖具。間隔層防誤是由測控裝置的硬件部分和軟件部分組成。同期點包括110kV和220kV的斷路器，各種功能有變電自動化系統和相應的測控單元組成，站控層可以對動作的過程中的信號進行監測。

3.4 二次回路參數

流電壓為220V，交流電壓為380V/2220V，交流電流為1A。

3.5 輔助電源系統

本數字變電站有一套不停電交流電源裝置，該裝置位于繼電保護室內，可以滿足監控設備、繼電保護設置以及綜合綜合自動化系統對電源的要求。在繼電保護室還有一套電源測試屏，便于對系統中的二次設備進行調試。繼電保護實驗所需要的電源都是由配電屏直接提供。還要在繼電保護室設置二次交流屏，用于對繼電保護、自動化裝置中需要交流電的設備進行供電。該電源可以通過站內的交流配電屏來提供。

3.6 火災自動報警系統

本數字化變電站還在繼電保護室內設置了火災自動報警系統，其通信系統采用有線傳輸編號信號的方式，火災報警系統主要由聯動控制主機、消防電話主機、功率放大機、單獨供電單、感煙探測器、感溫探測器、聲光報警器、手動報警按鈕、感溫電纜、消防應急廣播等主要部分組成，在發生火災時，溫度以及煙敏傳感器可以將采集到的信號傳輸給聯動控制主機，主機可以將該信號進行處理然后發出相應的指令給聲光報警器，聲光報警器通過發出火災警報，來通知工作人員離開現場，如果溫度或者煙敏傳感器失靈，可以采用人工觸動傳感器的方式來觸發報警器引導人們離開。

4 直流系統

本數字變電站按照《電力工程直流系統設計技術規程》中負荷的計算的方法來對階梯負荷進行計算，蓄電池容量的設計要考慮正常工作負荷和出現事故時的100%負荷計算，對于事故負荷按照事故時間為2小時進行計算，本系統采用220v的直流系統作為系統中控制系統、測量系統、繼電保護系統等的。采用的是2組的400AH的蓄電池，與智能化的高頻開關組成成套的電源裝置。直流系統采用單母線分段界限的方式，可以采用高品質能開關電源整流器組成成套的裝置，由充電屏、進線屏以及饋電屏組成。系統采用直流分配供電的方式：監控設備以及主變繼電保護裝置采用輻射網絡方式供電，開關柜的控制閘采用雙回路供電的方式，照明以及應急照明設備采用獨立供電的方式。

5 元件保護與自動裝置

元器件的保護與自動化裝置按照《繼電保護和安全自動裝置技術規程》中標準的要求，除了滿足上述的規范要求之外，還需要結合數字化變電站自身工作的實際，根據IEC61850其中的標準進行通信建模。每臺主變都要設置兩面控制屏，主變保護裝置的設計要遵循雙重配置的標準，采用主變和后背保護一體化的方式，并將其接入雙重畫的過程網絡。要為主變配置智能化的終端，完成對主變的非電量保護的功能，檔位溫度等相關方面的控制，也就是智能終端應當包括非電量保護以及對于本體的測量和控制功能。220kV無法配備相應的獨立保護裝置，過電流保護或者是220v的母線保護實現。110kV的的斷路器也無法設置單獨的保護，或者是過電流保護或者是母線保護來實現。需要將10kV補償電容器組、饋線以及測控和保護一體化的裝置安裝在開關柜的內部。對于變備自投功能可以通過低壓側所安裝的ATS設備來實現而不設一般的自投裝置。并且設置數字式的主變故障記錄屏用于記錄主變的故障，該裝置的設置需要考慮數字變電站建站的實際，通過接入變電站的網絡層來采集報文數據，其和站控設備之間的通信可以通過IEC61850 MMS規約來進行通信。

6 結語

二次繼電保護裝置在數字化智能變電站建設過程中具有十分重要的應用，通過對二次繼電保護裝置在智能變電站建設中的綜合自動化系統、二次接線、直流系統以及元件保護和自動化裝置中的具體應用，為數字化智能變電站的建站提供一定的技術支撐。

[1]王青.智能變電站設計中存在的問題及改進[J]. 科技創新與應用. 2015(18)

[2]陳浩.淺析綠色環保變電站設計的思路[J]. 中國高新技術企業. 2014(14)

Application design of the two relay protection device in Smart Substation

Zeng Juan
（Guangdong Tian Lian Electric Power Design Co., Ltd. 510000）

for the establishment of the background of Dalang substation is discussed, points out the problems of Dalang substation, for the specific application of relay protection device two in smart substation integrated automation system, including the application of the two wiring, DC system, component protection and automatic control devices are described, in order to provide certain reference for the reconstruction of Dalang intelligent substation.

intelligent substation; automation system; two connection; DC system; component protection and automation device