智能變電站繼電保護配置的分析

孫亞宏

（西山煤電西銘礦， 山西 太原 030053）

引言

伴隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對電能的需求不斷增大，智能變電站也不斷增多。為了能夠充分滿足人們生產(chǎn)生活的需要，需要針對智能電網(wǎng)進行繼電保護配置。我國針對500 kV 的智能變電站繼電保護工作不斷完善，進行了新型繼電保護配置方案的設計。本文針對500 kV 智能變電站繼電保護配置進行了分析介紹。

1 智能變電站同傳統(tǒng)變電站的區(qū)別

1.1 變電站結構的區(qū)別

傳統(tǒng)類型的變電站不具備明顯的特點，尤其是沒有網(wǎng)絡結構，系統(tǒng)中的一次設備以及二次設備的連接都是靠電纜進行硬連接，與后臺的通信都是采用點對點的通信傳輸。在500 kV 智能變電站中的每一個設備都被連接到網(wǎng)絡中，每一層保護都通過網(wǎng)絡方式進行數(shù)據(jù)的采集與傳輸，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，可對智能化繼電保護網(wǎng)絡提供保證[1]。

1.2 二次設備的布置方式的區(qū)別

在傳統(tǒng)的變電站中，進行微機保護，需要將電流檢測設備、模擬數(shù)字轉化設備、保護設置等相關組件集成，通過對電流、電壓等信號檢測經(jīng)過A/D 轉換轉換成數(shù)字信號提供給保護系統(tǒng)。而在500 kV 智能變電站中，通過對一次設備以及二次設備進行重新功能設定，將傳統(tǒng)的保護裝置與A/D 轉換設備合并形成合并組件，將其安裝在TA 和TV 周圍[2]。

1.3 保護接口的區(qū)別

傳統(tǒng)變電站繼電保護需要提供5 A 電流信號或者100 V 電壓信號的模擬輸入，但是在500 kV 的智能變電站的保護系統(tǒng)接口中，同時支持點對點接口以及GOOSE 模式下的SV 接口和GOOSE 接口。

1.4 通信規(guī)約和對時方式的區(qū)別

在傳統(tǒng)變電站繼電保護中，所采用的通信規(guī)約為IEC-103，而在500 kV 智能變電站采用的通信規(guī)約為IEC-61850；在傳統(tǒng)變電站中采用的對時方式為有源對時或者無源對時，而在500 kV 智能變電站采用的對時方式為1588 對時或者B 碼對時[3]。

2 智能變電站繼電保護優(yōu)點

1）在智能化變電站中，通過運用網(wǎng)絡層次實現(xiàn)一次設備的配合，實現(xiàn)各種保護設備之間的數(shù)據(jù)共享以及通信交互。在過程層中可以實現(xiàn)變壓器等附屬線路的繼電保護進行分層配置，實現(xiàn)與MU 智能交互，無需使用交換機，就能夠實現(xiàn)對信息資源的獲取。對于系統(tǒng)母線的繼電保護配置可以在間隔層實現(xiàn)，需要借助交換機輔助完成對相關設備信息的獲取。在站控層可以實現(xiàn)后臺的運行維護。

2）在智能變電站繼電保護系統(tǒng)中，主設備可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的有效保護，并且保護設備可以實現(xiàn)脫機運行。在對線路中的關鍵部位進行繼電保護中，可以不通過交換機實現(xiàn)對間隔信息的獲取，通過與MU智能設備之間進行通信，實現(xiàn)脫機作業(yè)。利用這種方式進行信息交換可以避免因發(fā)生網(wǎng)絡不暢或者網(wǎng)絡中斷而發(fā)生無法通信的問題，不會對信息的交換產(chǎn)生影響。

3）在智能變電站繼電保護系統(tǒng)中，可以根據(jù)現(xiàn)場需要對各部分的保護閾值進行重新設定，以此來避免變電站中由于直流系統(tǒng)接地而導致系統(tǒng)繼電保護誤動作現(xiàn)象。在傳統(tǒng)繼電保護中，對系統(tǒng)保護閾值的設定需要專用設備專人操作才能完成，而在智能變電站繼電保護系統(tǒng)中，可以通過人為調(diào)整，也可以通過與母線或其他線路相結合進行保護閾值的確定和調(diào)整。

3 智能變電站繼電保護配置

3.1 分布式母線保護配置

變電站中不同等級電壓配電裝置的連接是通過母線進行的間隔連接，通過母線實現(xiàn)能量的匯總、分配以及傳遞，在變電站中母線故障是系統(tǒng)最嚴重的故障。傳統(tǒng)的母線保護主要存在連接復雜、易受干擾、在形式上不易拓寬，而采用分布式母線保護需要具備過程層作為間隔，從而可以實現(xiàn)分散處理能力，是目前發(fā)展的趨勢[4]。

采用分布式母線保護需要保證嚴格的信息一致以及通信標準一致，這在傳統(tǒng)的變電站中無法實現(xiàn)，而在智能變電站中，由于所采用的的通信是由因特網(wǎng)以及智能斷路器實現(xiàn)的，因此可以實現(xiàn)信息一致以及通信標準的一致?；诜植际侥妇€保護需要針對保護設備進行設置，并且在保護系統(tǒng)中無需使用出口繼電器以及負壓閉鎖單元等設備，母線保護是需要在各種間隔中單獨實現(xiàn)的，如果只是針對本間隔斷路器實現(xiàn)跳開，對其他集中保護設備無法形成保護，需要利用中央處理單元以及間隔單元進行通信實現(xiàn)分布式母線保護。

3.2 主變壓器智能保護配置

根據(jù)繼電保護相關要求，在智能變電站中針對變壓器的保護需要使用兩套保護配置，也就是采用一主一備的形式進行配置，并且后備保護需要采取與主保護相同的配置方式進行配置。當采用這種保護方式進行配置的時候，兩側的合并單元以及智能終端都需要兩套配置，并且需要將中性點電流以及間隙電流匯入到相應的合并單元。對變壓器采用直接采樣的形式，并將斷路器連接，通過GOOSE 網(wǎng)絡可以實現(xiàn)各段斷路器以及閉鎖備自投設備進行通信，通過網(wǎng)絡接收到保護失靈信號，同時實現(xiàn)失靈保護側的斷路器跳閘。智能變電站變壓器高壓、中壓、低壓側的合并單元獲取的電流、電壓信號可以通過單相發(fā)送的形式被直接傳送到SV 網(wǎng)絡，而SV 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)與保護裝置側不通信，從而實現(xiàn)信號的直接采樣。高壓、中壓、低壓側智能終端需要同時與GOOSE網(wǎng)絡以及變壓器保護系統(tǒng)相連，保護裝置通過智能終端的控制實現(xiàn)跳閘。

3.3 輸電線路智能保護配置

在智能變電站中，針對線路的保護需要根據(jù)站內(nèi)的測控以及保護功能進行集成化處理，并根據(jù)間隔需要進行配置。在線路保護中可以實現(xiàn)直接采樣并實現(xiàn)斷路器斷閘功能，通過GOOSE 網(wǎng)絡可以實現(xiàn)繼電保護斷閘以后的重合閘操作。如圖1 所示，在保護間隔內(nèi)進行信息交互是通過點對點通信的方式進行的，合并單元與智能終端直接連接，通過保護裝置與合并單元的功能集合可以實現(xiàn)直接采樣以及數(shù)據(jù)傳輸功能，另外集合以后的裝置與智能終端配合可以實現(xiàn)自動跳閘功能。在線路以及母線上安裝電子式電壓互感器，檢測信號進入合并單元后相關數(shù)據(jù)被傳輸至測控系統(tǒng)以及SV 網(wǎng)絡。

圖1 線路保護實施方案

4 系統(tǒng)保護配置方案

近些年，智能變電站技術取得了非?？焖俚陌l(fā)展，這對于IEC61850 規(guī)約的進一步運用提供了平臺，變電站內(nèi)電器設備及元件之間可以進行信息交互，為智能變電站實現(xiàn)繼電保護信息的共享提供了保障，從而為全系統(tǒng)保護方案的配置提供了可能。如圖2 所示，該配置方案需要為每個設備的繼電保護配備保護屏以及測控屏，并且需要對配電系統(tǒng)的變壓器、線路等重要設備進行雙重保護，兩套方案要獨立發(fā)揮功能。這種保護方案簡單明了，可以實現(xiàn)保護數(shù)據(jù)的共享，是今后繼電保護的發(fā)展趨勢。

圖2 系統(tǒng)保護配置方案圖

5 結語

隨著對電力需求的不斷增長，電力設備的建設力度不斷增大，為了能夠確保變電站的安全穩(wěn)定運行，需要制定科學合理的繼電保護方案，本文對500 kV 智能變電站繼電保護配置進行的詳細分析，以及對繼電保護方案的簡要說明，可為做好智能變電站的繼電保護工作提供參考。