智能電站就地化保護的配置方案

陳順銘

隨著我國智能化電站的進一步推廣，常規電站已逐步退出歷史舞臺。智能電站較之常規電站具有數據共享、應用價值高的優點，但同時由于增加了智能終端及合并單元，也使得保護時間相對延長。目前大部分智能終端安置于室外的就地匯控柜，因此易受電磁干擾，引發各種故障。文章建設性地提出了取消智能終端及合并單元等中間環節，將保護裝置就地化，采用多間隔式配置方案，有效地縮短了就地保護動作時間，提高了系統的可靠性。

【關鍵詞】智能電站 就地化保護 配置方案

所謂智能化電站是以電子式互感器以及智能化開關控制系統做為一次設備，而以網絡化為二次設備來共同組成的現代化變電站，其中網絡化設備又分設過程層、間隔層、站控層，整個電站以IEC61850為標準和通信規范，可以實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作。智能化電站與常規電站相比具有資源共享、信息集合等優勢，但也存在著一系列急需解決的問題。由于智能電站大量采用合并單元以及智能終端，增加了中間環節，延長了系統發出就地保護指令的時間，同時戶外的就地匯控柜也難以抗電磁干擾，易造成故障頻發。因此采取適當的就地保護方案才能使電網安全運行。下面就智能化電站就地化保護配置方案中幾個主要的部分進行一一闡述：

1 線路的保護方案

電站的線路往往具有功率大，傳輸距離長的特點，因此其安全保護就顯得尤為重要，一旦保護措施不得力，引發跳閘事故，其造成的經濟損失是不可估量的。為增加可靠性，智能電站的線路保護裝置往往采用多套不同廠家的線路保護裝備，同時用過電流元件及電壓元件來保護后備電流、電壓。智能電站實現數據共享的同時也帶來了安全隱患，那就是過于依賴網絡。為規避風險，可以將保護線路設計成相對于主線路獨立存在，線路的CT、PT以及回路均直接與就地保護相連。這樣即使網絡出現問題也不影響就地保護功能的正常運轉，成功地規避了網絡的影響。同時還可以通過過程層交換機中的SV報文進行故障錄波及分析。

2 變壓器的保護方案

變壓器是整個系統中最為昂貴的元件，其隨著電壓的升與降往往存在著一系列的風險。為了更可靠地保護其安全，往往在變壓器的高、中、低三側分別設置多間隔保護。由于集中式的保護不能就地化，因此采用分布式保護方案，當子機數量大于4個時其網絡連接方式以環形網絡為最佳。環形網絡分布式又可分為有主機和無主機兩種。環形網絡是以太網順序將雙連接點首尾相連形成環形。其中以HSR為并行冗余技術中的典型應用。在有主分布式中采用主變本體子機做為保護主機。各子機采集其對應側的術本數據，同時上傳并轉發合并的模擬量及狀態信息，由前述的主變本子機完成保護功能。而無主分布式則將每個子機均視為獨立的主機保護使用，在接入站控層及過程層后，啟動保護時只跳本側開關。對于無主分布式有一個缺陷之處就是在變壓器產生故障時差動保護同時產生并上傳到站控層，增加了后期維護的難度。環形網絡技術還處于開發階段，其技術不完善，但其網絡可靠性高，尤其是有主式分布較經濟、易用，因此具有良好的發展前景。

3 母線的保護方案

母線保護是快速切斷故障，保障系統穩定的裝置，是靠變壓器后備保護來完成的。母線一旦短路，則會造成開關設備的失靈，且故障持續時間較長，經濟損失大，因此其保護方案不容忽視。母線的保護是通過電流差動，將母線上所有元件的二次電流接到差動回路。其保護裝置安設兩套于每一個合并單元以及智能終端。母線保護與其他保護之間的聯動閉鎖信號采用GOOSE網傳輸。

4 故障錄波保護方案

所謂故障錄波裝置是可以自動記錄電力系統事故或振蕩的發生、演變以及恢復全過程的重要設備。它對保證電力系統安全運行及提高電能質量方面均起著非常重要的作用，是當今電力系統自動化控制與管理系統的重要組成部分。故障錄波器安裝于主變上，當SV或GOOSE接入量較多時單個網絡可配置多臺裝置。存在故障錄波裝置和網絡報文記錄時分析裝置跨接不同電壓等級問題時，應采用獨立的數據接口控制器。故障路波裝置一方面接收來自過程層交換機的SV報文，另一方面接收來自站控層交換機的GOOSE報文。綜合故障診斷及路波裝置可對包括瞬時性故障在內的零序電壓升高的各類故障進行錄波，從而為后續的監測做準備。該裝置能夠記錄10000次以上的錄播數據，并且能夠方便的查詢并顯示錄波波形。能夠錄取故障發生前后500個周波和故障消失前后50個周波的波形數據。錄波數據通過后臺強大的分析軟件，能夠快速便捷地分析錄波的數據。給現場技術工作人員提供數據，從而有效地對電網進行檢測和維修。

5 就地化保護的前景展望

在今后的電站建設中，我們應當著重注意以下幾點：首先是重視底層技術的研發。我國的電站一次設備智能化水平不高，因此應注重基礎技術研究，為智能電站的全面發站提供有力支撐。其次注重電站的整體周期成本控制。國外的智能電站運行是商業化模式，因此更注重成本的降低，對此我國應借鑒外國先進經驗，將智能電站的壽命周期成本進一步降低，以利于全面推廣。再次注重智能變電站運行維護的便利性。我國的智能電站就地化保護目前處于試點階段，其原因之一就是技術含量高，對于電站維護的技術水平相對較高，因而使得很多小型電站對其應用望而卻步，；在此在今后的智能電站建設中應著眼于其應用的便利性，力爭使其運維更加的利于操作，這樣才能使得智能電站就地化保護得以全面推廣使用。最后應注重并推動新技術帶來的運行和管理模式的轉變。將其建設所需的管理及技術進行全面改革，使得應用標準、管理辦法均適用于智能電站就地化保護方案的實施。

6 結語

綜上所述，對于智能電站的保護設置宜采用就地化多間隔式配置方案，不僅可以提高系統的可靠性，同時使得保護指令執行得更加得力、迅速，對于整個系統的安全性都是極大的改進，減少了故障，避免了經濟損失。多間隔保護設置取消智能終端等中間環節，創新地提出了就地化保護思路，對于智能電站的安全性能是一種新的突破。希望通過本次討論，對于智能電站的保護方案上有所啟發，將我國智能電站的整體水平提高到新的層次，增加我國在國際電站建設項目中的份額。

參考文獻

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作者單位

國網江西省電力公司萍鄉供電分公司 江西省萍鄉市 337000endprint