變電站就地化保護研究

郭亮

【摘 ?要】當前我國經濟發展迅速，帶動了各項工程的建設步伐。在能源市場的發展中，智能變電站是重要的發展內容，變電站信息的智能化將有利于電網運行的檢測，這就使得智能變電站在世界范圍內的地位不斷提高。目前，我國為更好地實現低碳經濟，開始了對智能變電站的大規模推廣，目前全國范圍均在開展智能變電站的建設工作。

【關鍵詞】智能變電站;就地化保護;方案;研究

1 智能變電站就地化保護中存在的問題

1.1數據的采集問題

在智能變電站的交流數據采集工作中，采集的數據必須同步。但目前看來，這一環節存在很多的問題。在傳統的變電站中，各個單元的采樣工作都是在保護裝置的內部完成的，不需要其他保護的相互配合。但是在智能化的變電站中，智能采集回路是獨立于保護裝置的合并單元或合智裝置，這就對各個裝置間的相互配合提出了很高的要求。任何數據的失步或者數據幀的丟失都將產生嚴重的交流采樣錯誤，使采樣失效，造成設備失去保護運行。

1.2電子互感器不可靠

電子互感器一般情況下是在戶外運行的，所以戶外環境直接影響了互感器的運行。在高溫或強電磁干擾的環境下，電子互感器的光電器件及傳感單元中的部分器件性能都會受到影響，出現性能劣化等問題，使得互感器故障，輸出信號異常，嚴重的將引起保護裝置誤動，導致電網不能穩定、可靠運行。

1.3對過程層網絡過度依賴

過程層網絡是智能變電站數據傳輸的核心，能夠連接站內的所有智能電子設備，匯集所有信息。所以，一旦過程層網絡交換機出現了故障問題，保護裝置就會失去其該有的功能，直接危害電網的安全運行。

2 智能變電站就地化保護配置原則

智能變電站就地化的優勢主要有：

（1）簡化二次接線：少量光纖代替大量電纜。

（2）提升測量精度：數字信號傳輸和處理無附加誤差。

（3）提高信息傳輸的可靠性：CRC 校驗、通信自檢、光纖通信無電磁兼容問題。

（4）可采用電子式互感器：無 TA 飽和、TA 開路、TV 短路鐵磁諧振等問題;絕緣結構簡單、干式絕緣、免維護。

（5）一次、二次設備間無電聯系：無傳輸過電壓和兩點接地等問題;一次設備電磁干擾不會傳輸到集控室。

（6）各種功能共享統一的信息平臺：監控、遠動、保護信息子站、電壓無功控制AVC 和五防等一體化。

（7）減小變電站集控室面積，二次設備小型化、標準化、集成化。

但智能變電站就地化現存不足有：

（1）快速性不足：合并單元和智能終端的設置導致信號傳輸及轉化環節增加，主保護動作時間延長。

（2）可靠性有待提升：合并單元成熟度不高;合并單元等單一元件故障可能造成多套保護動作或閉鎖;合并單元、智能終端安裝在戶外柜中，工作環境惡劣，故障率偏高。

（3）運維難度大：二次設備種類繁多，現場工作量大，現有安調及運維檢修承載力不足;二次虛回路無法直觀可見，配置文件管控困難。

智能變電站的就地化保護裝置為一種新的構成模式，應綜合考慮智能化設備的優勢同時避免其帶來的問題，在研究保護配置方式時應充分考慮以下幾點。

（1）繼電保護的“可靠性、速動性、選擇性、靈敏性”是保護配置的基本原則，基于智能變電站的新型保護功能體系同樣應該嚴守這個原則。此外，變電站一體化保護功能配置模式利用信息冗余和廣域通信的優勢，在故障時實時跟蹤網絡拓撲并快速定位跳閘，加速保護動作時間，大大緩解了選擇性和靈敏性、選擇性和速動性之間的矛盾。

（2）現有的設備主保護是電力系統第一道防線的堅強支撐，在絕大多數情況下性能優良，安全可靠，且積累多年的運行經驗，具有很高的工程價值。新的配保護功能配置模式是對現有繼電保護系統的升級改造，不覆蓋主保護功能、不干擾主保護動作、不影響性能。

（3）高效的信息傳輸通道和數字處理能力為電力系統繼電保護的發展開辟了廣闊的空間，新型的繼電保護原理多利用電網關聯信息及相關數字算法進行拓撲識別、故障定位、跳閘配合，信息的準確傳輸與識別是各種原理正確運行的關鍵。

3.智能變電站就地化保護配置方案

3.1無防護安裝配置方案

首先，要在安裝調試階段對保護裝置進行就地布置，在裝置過程中要采取無防護就地安裝的方式，將其中的大部分接線都使用航空插頭進行預制，要將整站二次設備安裝的時間縮短到一周左右。在專業化的檢修中，要使用自動檢測技術，在全站的保護配置安裝及調試工作完成之后，再將其發往現場，現場再進行整組傳動工作，之后將其投運。另外，在保護裝置的具體運行和維護中，需要借助就地化保護方式，使安裝、更換更便捷，提升電網運維的效率。針對無間隔保護虛回路的設計，要大力簡化SCD的配置、管控。在配置一站式的情況下，確保實現少維護、已維修和虛回可視化的目標。

3.2分布式變壓器配置方案

就地化變壓器保護指的是通過控制室中的智能管理單元進行集中管理，實現了保護裝置的遠程界面功能。其子機采用的是全封閉機箱，不集成操作回路，各側開關跳閘需要配置單獨的操作箱。在這里，我們以220KV自耦變壓器為例，高壓側為內橋接線，中壓側為雙母線接線，低壓側帶分支，在就地化變壓器保護中配置高壓1側、高壓2側、中壓側、低壓1側、低壓2側、主變本體共6個子機，用環形網絡將子機連接，將主變本體子機作為保護主機，采用IEEE1588實現對各側子機的同步采樣，要將各側采樣值同步后進行保護邏輯的判別，保護動作后將GOOSE跳閘命令通過環形網絡發送到各側子機，各側子機收到命令后能及時跳本側開關，還能通過GOOSE網絡接收失靈的聯跳信號，實現失靈聯跳變壓器各側斷路器功能。主機安裝好之后，要將各子機就地安裝在端子箱附近，并把所有子機同時接入過程層網絡，上送對應的SV及GOOSE信息。SV、GOOSE信息采用共口技術，減少子機用于信息交互的光口數量。另外，為了減少中間的環節，子機可直接采用常規跳閘、常規采樣，提高保護裝置的整組操作時間。再者，為了簡化二次回路，降低檢修及運維的工作量，子機要全部采用預制電纜、光纜，對外連接要全部采用航空插頭，保護裝置故障后要進行整機更換，用檢修中心調試好的保護裝置直接替換故障裝置，并通過智能管理單元實現備份文件的一次下裝，這樣，保護裝置就只需在簡單的驗證后就可以投入運行，節約了變電站的檢修及停電時間，實現保護裝置的即插即用和更換式檢修。

3.3繼電保護配置方案

該保護方案主要是通過主保護與后備保護的配合實現對一次設備的保護，與傳統變電站的保護方案相似。該保護方案的實施，使主保護可以快速、準確切除故障，且可以保持良好的保護性能，但后備保護的配置具有很大的局限性。通常情況下，為了滿足選擇性的要求，就必須犧牲動作速斷性。在放射性拓撲輸電網絡中，傳統階段式后備距離保護動作可延遲2到3S。對于沒有配置母差保護的中低壓母線，要依靠變壓器低后備保護切除可能發生的母線故障，因此，會有至少0.5S的延時，給系統的一次設備造成威脅。除此之外，后備保護為提升對變壓器內部故障的靈敏度，會將保護范圍延伸到變電站的低壓側，使得兩級后備保護的部分保護區動作延時相同。對于未配置母線保護的站內中低壓母線，站域后備保護可通過獲取進出線及母線運行的相關數據，通過分析，提供快速可靠的近后備保護，有效提升電力系統的可靠性。

參考文獻：

[1]吳蕾，董若溪，趙亞飛.變電站保護多功能合一及無防護就地化研究[J].山西建筑，2017，01：145-147.

（作者單位：國網晉中供電公司）