110 kV數(shù)字變電站繼電保護研究

劉東蕓

(甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學院 電氣工程系，甘肅 嘉峪關(guān) 735100)

在數(shù)字變電站自動化領(lǐng)域中，微機保護與測控技術(shù)得到了廣泛研究應(yīng)用，創(chuàng)造出了眾多現(xiàn)實價值。繼電保護作為數(shù)字變電站日常安全穩(wěn)定運行過程中的重要內(nèi)容，其工作水平會直接影響市場用戶的日常生活工作用電質(zhì)量。因此，現(xiàn)代電力企業(yè)必須高度重視110kV數(shù)字變電站繼電保護工作，要安排專業(yè)人員對其展開深入研究，設(shè)計出最佳繼電保護配置方案，全面提高110kV數(shù)字變電站繼電保護水平，充分保障繼電保護系統(tǒng)的有效性。

1 數(shù)字變電站主要特征

1.1 信息傳遞共享

與綜合自動化變電站一樣，數(shù)字變電站在日常運行過程中也需要有效采集此設(shè)備信息，不同點在于數(shù)字變電站通信標準和信息模型都是統(tǒng)一的，屬于公用通信網(wǎng)絡(luò)體系。數(shù)字變電站不同子系統(tǒng)的日常信息傳遞共享都要依賴于公用通信網(wǎng)絡(luò)完成，在成功接收到一次設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)信息后，就可以基于公用網(wǎng)絡(luò)有效發(fā)布控制命令。

1.2 采用電子式互感器

與綜合自動化變電站不同，數(shù)字變電站建設(shè)采用的是電子式互感器，而綜合自動化變電站則采用的是普通傳感器[1]。普通傳感器的弊端在于絕緣復(fù)雜、動態(tài)范圍小以及容易呈現(xiàn)出飽和狀態(tài)。而通過在數(shù)字變電站中合理運用電子式互感器則能有效打破這些弊端，使其能夠更好地滿足現(xiàn)代變電站的智能化、信息化、數(shù)字化的發(fā)展要求。

1.3 穩(wěn)定可靠性良好

光纖作為現(xiàn)代數(shù)字變電中信號傳輸?shù)暮诵慕橘|(zhì)，與傳統(tǒng)電纜介質(zhì)相比，前者優(yōu)勢在于具備了較強的抗干擾能力，能夠充分保障電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定可靠性，而且還可以有效杜絕二次回路兩點接地故障的出現(xiàn)。數(shù)字變電站建設(shè)采用的是公用網(wǎng)絡(luò)平臺，不僅能夠減少電力企業(yè)二次接線的工作量，還可以提升接線工作質(zhì)量和效率。數(shù)字變電站能夠優(yōu)化整合各項設(shè)備資源，并在IEC61850標準支撐下，科學有效地秉承了分步分層結(jié)構(gòu)體系，利用特殊通信服務(wù)映射以及抽象通信服務(wù)接口技術(shù)對各項數(shù)字信息進行有效傳遞和指令控制執(zhí)行。

2 110 kV數(shù)字變電站繼電保護基本原則

與高壓變電站相比，當前的110 kV數(shù)字變電站級別層次較低，所要配置的相關(guān)設(shè)備無需那么復(fù)雜。在110 kV數(shù)字變電站繼電保護過程中要注意以下原則：第一，基于原有安全可靠的前提條件下，數(shù)字變電站繼電保護工作對安全可靠性的要求更高，需要從不同方面對繼電安全保護問題進行研究。第二，常見的GOOSE網(wǎng)絡(luò)、SV網(wǎng)絡(luò)等，它們都有著一定獨立性，相互之間不會產(chǎn)生干擾。同時，數(shù)字變電站中的數(shù)據(jù)控制器端口也有著獨立性特點，當不同網(wǎng)絡(luò)在實踐開展數(shù)字變電站繼電保護作業(yè)時，它們不會受到其他獨立網(wǎng)絡(luò)的影響[2]。第三，如果數(shù)字變電站搭建過程中的接線形式符合國家相關(guān)技術(shù)標準，那么電力人員就可利用高質(zhì)量電子互感器有效提升信號傳輸效率。第四，在實際應(yīng)用過程中需注意裝置的一體化，實現(xiàn)對不同功能的優(yōu)化整合。

3 110 kV數(shù)字變電站繼電保護配置方案設(shè)計應(yīng)用

3.1 變壓器保護

在110 kV數(shù)字變電站繼電保護工作中，變壓器保護主要分為后備保護和差動保護。變壓器后備保護可以科學采用分布式保護方式，通過有效結(jié)合電壓等級、就地測量控制以及直接采樣等思路充分保障變壓器子單元后背保護的質(zhì)量。我國110 kV數(shù)字變電站中的GIS設(shè)備通常分為兩種安裝設(shè)置形式，一種是室內(nèi)安裝，另一種是室外安裝。GIS設(shè)備室內(nèi)安裝的繼電保護設(shè)置可以通過在匯控柜中正確安裝保護控制測量智能單元，而室外安裝則可以通過在智能控制柜中有效安裝單元。在變壓器后備保護中，要想實現(xiàn)變壓器后備保護的就地化目標，全面提升變壓器后備保護的安全可靠性，就必須在后備保護中有效融入一體化的保護控制設(shè)備。在110 kV數(shù)字變電站繼電保護中，變壓器差動保護需要經(jīng)過有效接收兩側(cè)子單元實時傳遞的數(shù)據(jù)信息來完成。若110 kV數(shù)字變電站應(yīng)用的是GOOSE網(wǎng)絡(luò)，則該網(wǎng)絡(luò)可以承擔啟動失靈、變壓器保護跳母聯(lián)等故障信息的傳輸[3]。當變壓器差動保護接收到對應(yīng)的失靈保護跳閘命令后，就能夠為110 kV數(shù)字變電站繼電保護提供有力支持。

3.2 線路保護

在110 kV數(shù)字變電站繼電保護工作中，電力企業(yè)要將該項重要工作與變電站日常運行情況監(jiān)測控制相結(jié)合，并結(jié)合間隔開展單套配置。110 kV數(shù)字變電站線路保護方案是110 kV數(shù)字變電站線路每兩隔之間的保護測控裝置，一方面要與合并單元、智能終端有效連接在一起，另一方面還需與GOOSE單元展開連接，以完成數(shù)據(jù)信息的交換目標。110 kV數(shù)字變電站線路保護的測控裝置不需要通過GOOSE單元向其他單元進行信息傳輸，而是通過將獲取到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息直接傳遞給對應(yīng)終端，這樣就能夠有效達成對數(shù)字變電站的閘刀直接控制目標。在110 kV數(shù)字變電站中，電子式電壓互感器是被設(shè)置在線路與母線之間的，當電子式電壓互感器在接收到相關(guān)控制指令后，會將指令傳遞至合并單元，同時進行封裝作業(yè)，最后將控制指令傳遞給SV單元，以發(fā)揮出對數(shù)字變電站線路的實時保護監(jiān)測作用。

3.3 母線保護

110 kV數(shù)字變電站的母線保護與線路保護有著一定相似之處，只是母線保護在結(jié)構(gòu)層面上相對簡單一些。在母線保護過程中，不需要發(fā)揮出數(shù)據(jù)傳輸接收功能，只需進行直接采樣和直接跳閘等操作。因此，在110 kV數(shù)字變電站母線保護中，要確保保護裝置直接與智能終端、合并單元有效連接在一起。在進行智能變電站母線保護工作時，可以科學采用分布保護方式對相關(guān)保護裝置進行設(shè)計。在實踐優(yōu)化設(shè)計過程中，要確保不同間隔相互之間采取獨立母線保護方式[4]。如果是針對110 kV數(shù)字變電站母線保護進行設(shè)計，則可以采用分段保護方式，在保護單元的同時，還能與智能終端、合并單元有效連接在一起，不需要利用網(wǎng)絡(luò)來進行各項數(shù)據(jù)信息的傳遞接收，可以直接進行各項數(shù)據(jù)信息的采樣檢測作業(yè)。通過合理采用母線保護裝置能夠完成跨間隔信息傳輸，并實現(xiàn)跳閘指令的下達控制。

3.4 小電源出線處理

在GOOSE通信機制的應(yīng)用下，能夠在第一時間跳開發(fā)送閉鎖信號的小電源出線，主要原因是簡易母差的第一時限跳閘口并沒有設(shè)置跳閘控制字。當故障發(fā)生于110 kV數(shù)字變電站母線區(qū)內(nèi)外部時，閉鎖信號會出現(xiàn)能發(fā)出和不能發(fā)出的分歧，若發(fā)生后者問題，必須基于快速動作準確切除變壓器低壓側(cè)開關(guān)。要想防止簡易母線保護發(fā)生安全故障，就必須確保小電源在其中能夠有效發(fā)揮出其傳遞閉鎖信號的角色作用。

4 結(jié)語

110 kV數(shù)字變電站繼電保護是一項極為重要的工作，是確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的核心技術(shù)。電力企業(yè)必須充分認識到加強110 kV數(shù)字變電站繼電保護工作的必要性，深入總結(jié)實踐工作經(jīng)驗，全面了解變電站內(nèi)涵特征，并根據(jù)實際情況采用科學的安全保護措施，優(yōu)化保護配置方案，全面發(fā)揮出110 kV數(shù)字變電站的繼電保護作用。