智能化變電站的繼電保護方案分析

史天翔 董桐宇

國網長治供電公司 山西長治 046011

智能化變電站的繼電保護方案分析

史天翔 董桐宇

國網長治供電公司 山西長治 046011

本文分析了智能化變電站存在的技術優勢，探討了智能變電站繼電保護的配置和原則，具體的保護方案。

智能化變電站；繼電保護；方案

一、智能化變電站存在的技術優勢

1、智能的變電站在保護裝置方面采取統一的通信準則，通信方面的準則也是通信的規范在設備的行為和設備的描述性方面的特征以及數據方面的命名，數據定義和通用配置語言方面都屬于這個通信準則的范圍之內，它和傳統的相關標注進行比較的話，很明顯的可以得出一個簡單的通信規約，這是整個數字化變電站自動化系統的一個標準，為了加強對設備之間可操作性，就可以在不同的廠家之間實現無漏洞的連接，也就是讓變電站的自動化系統中的對象通過這樣的系統建立起統一的模型。運用MMS功能運用到裝置和后臺之間，進行數據方面的交換也就是整個間隔層的部分，SMV的需要服務到采樣值方面的傳輸也就是在整個過程層的部分。

2、電子式的互感器，把傳感的模塊和整個合并單元兩個部分，共同構建成為一個電子式特征的互感器，整個傳感器的模塊還可以叫做遠端的模塊，在對高壓一次側進行安裝的時候，需要對于一次側電壓電流方面進行實際的采集，以及有序的轉換之后，轉變成為數字的信號，在整個二次側安裝合并的單元，對于合并處理器方面，各個相遠端模塊進行信號方面的傳輸，在整個智能的變電站之中，把二次元設備與電子式互感器之間的接口，以及相關的裝置進行合并，讓它們行使各自的職責，對于合并的信號以及同步的數據、信號方面的分配以及供電，和傳統的電流、電壓互感器之間進行對比，整個電子式電壓方面的互感器以及電流方面的互感器，本身具有寬頻帶而且動態測量范圍很大，它還不含鐵芯具有很高的測量準確度，能夠實現很好的傳輸方面的性能。

二、智能變電站繼電保護的配置和原則

1、繼電保護設備作為智能電網變電站的重要組成部分，在滿足靈敏性、選擇性、速動性、可靠性要求的前提下，可將其配置分為過程層和變電站層二個方面內容；過程層：一次設備配置獨立的主保護，就近下放安裝或和一次設備實現一體化，各間隔保護實現分布式安裝，雙重化配置；變電站層：后備保護集中式配置，站內各電壓等級統一集中配置，集中式后備保護采用自適應和在線實時整定技術，同時具備廣域保護的接口，能夠實現廣域保護的功能，也是雙重化配置。

對于一次設備，過程層配置單獨主保護，如果該設備是智能設備，那么保護設備是可在設備內部安裝，否則可將保護設備、合并器與測控設備等安裝在離設備較近的匯控柜中，以便簡化設備的運行及維護。全站通過以太網統一傳輸GOOSE和采集量。除了分布式保護之間的數據實現同步，無需IEEE1558外，其余系統全站都運用IEEE1588對時。

該方案不僅簡化全站保護，同時也大大縮短了保護與被保護設備間的距離，可避免通信鏈路，如跳閘及采樣等不可靠性引起的保護功能失效。這樣的話，全站網絡帶寬的消耗將集中在錄波及監控上，而繼電保護的網絡消耗將減少。

2、以110kV變電站為例，該站的連接，變電站電壓等級更高的對比度，連接形式及設備相對簡單。保護配置只需要滿足以下幾點：

(1)對傳統繼電保護，選擇性，靈敏可靠，快速等四項性能要求，被稱為“四性”。智能變電站繼電保護，繼續滿足“安全要求四性能”等實際工程的要求。

(2)110kV變電站以上的電壓等級高，為兩段連接形式的雙和單總線，具備一定的條件，可以安裝電子式電流、電壓互感器。

(3)變電站110kV電壓等級高，基于SE/GOOSE網絡中網絡層，站控層和MMS的網絡之間互不十擾，每個網絡訪問保護，每個數據之間的控制器是獨立的。

(4)110kV及以下電壓等級變電站在接地安裝保護裝置，可與智能終端功能的集成。

(5)為保護和監控裝置，110kV變電站電壓等級低。

(6)對主變壓器，合并單元，每一方應進行冗余配置，用于配置單套以及其他合并單元之間的間隔，110kV變電站電壓等級低。

(7)所有的合并單元，過程層網絡信息應被記錄，并記錄故障記錄和分析網絡報告記錄。數據接口控制器和記錄裝置對應，MMS和GOOSE網絡應該是互不干涉。

3、繼電保護過程層

智能變電站的繼電保護，重要的過程層設備，設備，部件和設備。具有快速跳閘功能的裝置的主保護配置，包括線路保護，變壓器保護、母線差動保護。智能變電站線路保護中應采取的保護和監控設備的運行狀態的監控，與變電站靠近變電站繼電保護，和一個單一的組分配根據間隔。

線路保護與控制裝置不僅和GOOSE網絡鏈接交換信息，而合并單元和智能終端實施一個點對應的點連接。保護與控制裝置的變電站將不通過GOOSE網絡將數據傳送到其他單元，但直接將采集的數據傳輸到終端，并直接向開關控制。由于線和總線的電子變壓器，在控制信號，可以通過合并單元封裝，將控制信號發送到SV單元，從而實現保護監控功能。此外，區間數據可以保護測控裝置通過相應的傳入的GOOSE網絡.

4、智能變電站中的變壓器保護分布式雙套配置，就是主保護與后備保護裝置，如主、后備保護單獨的配置，后備保護應與集成控制裝置一同時要彼此合并單元，智能終端配置相應數量，保護直接對變壓器各數據進行采樣分析，直接跳開各側斷路器；其他如啟動失靈及其他保護配合信號由GOOSE網絡進行數據和信息傳輸變壓器非電量保護就地直接通過電纜接入斷路器跳閘，現場配置智能端，跳閘、控制等信號通過光纖上傳上GOOSE網絡。

5、智能變電站的分段保護配置與線路保護相似，保護單元分別和合并單元直接相連，與智能終端直接相連，不需要通過網絡進行信息及數據的交換，各自都實現直接數據信息采樣及跳開斷路器的功能。跨間隔信號經過互不干涉的GOOSE及SV網進行傳輸。分段保護單套配置，宜采用保護測控一體化設備。保護可直接跳分段斷路器，其他保護聯跳分段可通過GOOSE網相連實現，母線啟動失靈等情況也可通過GOOSE進行傳輸。

但是在整個智能化的變電站中運用了GOOSE網絡之后，就會出現二次回路存在被虛擬化的情況，為了時刻準確了解二次回路的情況是否良好，就可以在GOOSE網絡之后連接相關的告警功能，也就是在整個裝置進行正常運轉的情況下，間隔五秒左右出現一次心跳的報文，如果連續出現了二十秒沒有收到心跳報文的情況，那么相關的接受保護裝置在對后臺進行監控的時候，就會發出相關的GOOSE網絡連接方面的告警信號。采用網絡來替代電纜的方式就可以運用網絡報文的形式，實現信號傳輸回路方面的自檢。這樣就實現了對傳輸回路實際狀態的檢修防治，在傳統電纜回路出現接觸不可靠的情況下，不能進行自檢，這就會大大的降低運行變電站的實際維護工作的任務量，以及增加維護需要的成本。

總之，智能化變電站是未來變電站發展的方向，實現自動化和網絡化才能不斷實現創新和提高。與現今使用的繼電保護，在實現的方式上面存在著本質的區別，需要在實踐的基礎上進行不斷的探究和學習。

[1]宋小舟.基于數字化變電站過程層的分布式母線保護的研制.[J].電力系統自化，2011.