220 kV智能變電站繼電保護配置方案研究

張家福

（廣東電網公司湛江供電局變電管理所，廣東 湛江 524000）

0 引 言

智能電網發展的產物是智能變電站。為有效提升智能變電站的建設效益，國家電網應規范智能變電站繼電保護技術規范。針對智能變電站繼電保護特征，著重分析繼電保護體系的技術要求、配置原則和合并單元等。基于此，簡述了220 kV智能變電站繼電保護體系的方案和發展趨勢。

1 智能變電站

1.1 優化互感器工作法

220 kV配電模式低電壓和電纜使用的是地面溝槽盒，選用光纖把電子互感器高壓和低壓連接到一起，提升電磁干擾力，縮減壓側的輸出信號，避免出現短路情況。220 kV智能變電站選用電壓和電子式電流組合實行互感，從而除掉主管套，提升了互感器的水平，優化了互感器工作效果，使得變電站工作具備一定的調壓控制力[1]。

1.2 健全網絡處理體系

對于220 kV智能變電站運行狀況來說，需要健全網絡處理系統，其中包含GOOSE和T站等，健全輔錄波、查詢輔助性設施，方可統一供電。

1.3 實施一體化操作

在常規變電站調試和220 kV智能變電站的繼電保護中，需要實現操作主機間的一體化流程，進而構成和主機有關的集成子站，實施一體化操作，防止人為要素導致的事故。這樣不但可以實現一體化操作，還可以有效避免資源浪費[2]。

2 220 kV智能變電站繼電保護方法

2.1 變壓器配置設施

保護電壓器是集通信、監視和保護為一體的電器設施，也是構成智能化開關的電器單元。變壓器保護殼包含了20多項標準化保護流程，不但可以模擬一次設施電流電壓，也能實現支持開關量的作用。在保護變壓器時，保護層配置為分布式模式。此種配置模式能夠實現差動保護，也能應用于集中安裝和后備保護。

2.2 過流電限制設施

致使外部短路和電流出現超負荷的原因是，智能變電站在運行時通常遭到電流過載等。外部出現故障致使跳閘是由于超負荷電流和其他電流值大小存在差距，需要在配置中使用過流電限制方法，準確測量變流電產生的電流值。若是有超負荷電流情況發生，則要向智能終端及時發出警報，同時實施對智能保護系統的保護，從而提高繼電保護體系的有效性[3]。

2.3 繼電保護體系的設施

智能化變電站體系與繼電保護系統保護作用相結合，應使用縱聯差動的模式保護線路，保護和控制電壓間的間隔單元。集中式和后背式作為裝置模式，能夠隨時監測電力系統的運行情況，從而保護繼電系統。這不僅是繼電保護系統的主要流程，也是提升繼電保護系統安全性的有效方式[4]。

3 220 kV智能變電站繼電保護方式

3.1 戰域保護功能的意義

站域保護是在相同網絡支持下，使用計算機優勢調動全站信息。當收到微機發出的危險信號時，計算機需要迅速開啟后備保護。由于此過程使用電信號傳遞計算機信息，因此后備保護時間短，可以滿足智能化發電站的快捷性和靈敏性需求，也能實現電路保護功能[5]。

3.2 就地化間隔保護措施

在智能變電站中安裝繼電保護設施時，應將其安裝到保護設備附件中。這樣能夠有效遵循就地化原則，一方面可以減少事故發生時繼電保護反應的時間，另一方面能夠最大程度降低事故發生率。當鋪設新型微機一體化線路時，應同時進行變壓器保護措施，合理配置現場保護設施，從而提升智能變電站的穩定性和運行性，保證設備和人員的安全。目前，新型保護裝置選用電纜數據采集模式。使用數字化處理不但可以具有時間優勢，也能通過計算機充分調配時間，爭取在最短時間內啟動保護繼電設施，從而快速提高設施的安全性。

3.3 優化設施設備，減少端口浪費

目前，我國使用的智能變電站電氣設備通常來自知名企業，雖然在技術上設備比較先進，但生產過程是按照本國變電站為參考制造的，需要在選購時考慮結構復雜性、技術先進性等問題，保證設備質量的同時，保證優化智能變電站的設施，盡量縮減設備設施繁瑣性，減少多余端口。這樣一方面有利于更好地操作設備，另一方面與智能環保要求相符。因此，應該在我國智能變電站初期合理配置站內設施，實現資源節約。

4 智能變電站繼電保護制度

根據智能變電站繼電保護制度，使用智能變電站繼電保護加速了建設智能電網的腳步，有效提升了智能變電站的建設效益，不但保護了智能變電站，也統一規范了智能變電站要求。研究和探索繼電保護技術，以提高安全性和保護性繼電技術為目的。繼電保護智能化應遵從“快速性”和“選擇性”。從規范中能夠看出，220 kV電壓繼電保護和有關設備應根據雙重化標準進行配置，而對于雙重化配置也有諸多要求。

第一，獨立保護裝置應及時處理可能出現的故障，同時兩套保護氣體間不存在任何電氣聯系，若是其中一套出現故障，另一套仍可繼續處理。兩套保護的采樣值來自于獨立合并單元，電子型互感器使用的采樣系統要和雙重化合并單元相互對應。采樣系統應使用A/D體系，各合并單元所輸入數字采樣值應選擇同一通道進到相同保護裝置。保護采用點使用對點直接采樣法，可以不依賴外部。此間隔的斷路器使用位置，選擇點對點模式。智能變電站可選擇使用電子式互感器，繼電保護可以使用就地安裝法，采用常規互感器，使用電纜跳閘。

第二，雙重化配置使用的網絡也應獨立。當一個網絡出現癱瘓時，不影響其他網絡的運行。當SV網絡通過傳輸方式選擇采樣種類時，繼電保護間的失靈、閉鎖等信息可通過GDOSN網絡傳輸。同時，一些保護使用網絡模式跳閘，而間隔斷路器使用的也是網絡模式。同裝置接不同網絡時會產生干擾，因此裝置網絡數據接口的控制器應處于獨立狀態[6]。

第三，相同的兩套保護跳閘回路對應的智能終端應處于獨立狀態。智能終端也要對斷路器的跳閘圈進行單間隔保護。特殊條件下，應使用其他跳閘模式，滿足可靠性和快速性的需求。

第四，雙重化線路的縱向保護應具備兩項獨立通信設施和獨立電源，兩套保護設施（包含合并單元、網絡設施和電子互感器等）的直流電源也要相互對應。

第五，保護需要就地安裝，不應獨立分散，這對于保護設施自身和運行環境都有著嚴格規定。當保護設備就地安裝時，需要放置在智能控制柜和開關柜中，柜中溫度應控制在-60～-20 ℃。從當前智能變電站的發展趨勢看，科學設計和統一規劃智能變電站是當前建設智能電網的保證[7]。

5 結 論

隨著數字化變電站的發展和進步，智能變電站逐漸凸顯出優勢。隨著社會經濟的發展和進步，傳統變電站繼電保護設施已無法滿足智能電網的發展需要。和傳統變電站相比，智能變電站有著更加廣泛、深層次、結構繁瑣的信息處理和采集。智能變電站設施有著功能集成化、信息數字化等特征，符合當前用電特征。智能變電站技術不僅解決了傳統變電站缺陷，而且提供了全面的數據采集，使繼電保護專業技術邁向科學性和專業性，為電力發展奠定了基礎。