關(guān)于110kV智能變電站繼電保護配置的探討

陳俊哲

摘要：近些年來，各地建設(shè)智能變電站的整體規(guī)模正在逐步擴大，而與之相應(yīng)的智能技術(shù)也取得了顯著的轉(zhuǎn)型與改進。與傳統(tǒng)模式的變電站相比，具備智能特性的110kV變電站有助于全面降低變電運行耗費的成本并且提升了運行實效性。因此針對智能變電站有必要施行與之相應(yīng)的繼電保護，因地制宜優(yōu)化現(xiàn)有的繼電保護配置，進而顯著增強了整個變電站能夠達到的運行穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：110kV智能變電站；繼電保護；配置措施

進入新時期后，有關(guān)部門在創(chuàng)建智能化新型變電站時，應(yīng)當(dāng)將統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一規(guī)劃及統(tǒng)一建設(shè)的核心宗旨融入其中。相比而言，建立于智能化手段前提下的新型變電站簡化了原有的設(shè)備布置與站內(nèi)接線，此項舉措有助于降低成本同時也保障了變電運行應(yīng)有的穩(wěn)定性。因此可見，各地針對當(dāng)前現(xiàn)有的110kV傳統(tǒng)變電站有待予以全方位的轉(zhuǎn)型，從而將智能化手段全面適用于智能變電站的創(chuàng)建過程，對于智能式變電站應(yīng)當(dāng)配置與之相適應(yīng)的繼電保護設(shè)施。

1 繼電保護配置的基本思路

從基本特征來講，110kV的新型智能變電站設(shè)有簡便性的站內(nèi)接線方式，而與之相應(yīng)的各類變電設(shè)施也實現(xiàn)了全方位的簡化。針對智能變電站有必要配置相應(yīng)的繼電保護，其中根本宗旨在于保障整個變電站應(yīng)有的安全性，同時也要確保其符合繼電保護的總體目標(biāo)。具體而言，110kV變電站有必要配置GOOSE和SV的過程層網(wǎng)絡(luò)以及MMS的站控層網(wǎng)絡(luò)，確保上述各類網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)彼此獨立的布置狀態(tài)。

繼電保護裝置包含多種相應(yīng)的接線形式，110kV變電站可采用電子式互感器，也可采用常規(guī)互感器，根據(jù)國家電網(wǎng)公司通用設(shè)計智能化補充模塊中的要求，福建地區(qū)的110kV變電站均采用常規(guī)互感器+合并單元模式，并且適當(dāng)減少互感器二次繞組配置數(shù)量。其中母線電壓合并單元應(yīng)接收至少2組電壓互感器數(shù)據(jù)，并支持向其它合并單元提供母線電壓數(shù)據(jù)，根據(jù)需要提供PT并列功能。各間隔合并單元所需母線電壓量通過母線電壓合并單元轉(zhuǎn)發(fā)。

2 繼電保護涉及到的配置技術(shù)要點

110kV變電站如果要得以順利運行，則不能缺少全方位的保護裝置作為其中的支撐。與此同時，對于智能型變電站還需配備記錄網(wǎng)絡(luò)報文與故障錄波的相關(guān)設(shè)施，上述設(shè)施分別對應(yīng)GOOSE接口、SV接口與MMS網(wǎng)絡(luò)接口。繼電保護配置應(yīng)當(dāng)包含如下的關(guān)鍵點：

2.1 關(guān)于變壓器保護

對于變壓器裝置應(yīng)當(dāng)為其設(shè)置全面的電量保護，對此最好選擇雙套配置的電量保護模式。雙套配置具備一體化的特性，其中包含后備保護與主體保護。整個系統(tǒng)如果選擇了雙套保護，則應(yīng)當(dāng)配備雙套合并單元，并將其分配給相應(yīng)的智能終端。此外，對于變壓器本體的合并單元也要并入相應(yīng)的間隙電流和中性點電流。

通過直接性的采樣方式來保護變壓器，各側(cè)斷路器應(yīng)當(dāng)能夠直接予以跳開處理。同時，運用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腉OOSE方式來妥善保護現(xiàn)有的分段或內(nèi)橋斷路器，其中包含閉鎖備自投等保護措施，這是因為GOOSE網(wǎng)絡(luò)對于實時性的跳閘保護與啟動閉鎖指令都能夠予以接收，可以保障變壓器本身的安全性。除此以外，本體智能終端還設(shè)有非電量保護的性能，其主要針對于系統(tǒng)現(xiàn)有的單套配置與其他配置，對于實時性的非電量信號能夠予以全面上傳。

2.2 關(guān)于線路保護

針對線路保護來講，對其應(yīng)當(dāng)配備一體化的測控保護，其中包含單套的間隔保護配置。具體而言，線路保護設(shè)計為直接性的跳斷路器與采樣模式。如果有必要完成重合閘或者斷路器啟動等操作，那么必須憑借GOOSE網(wǎng)絡(luò)對其予以實現(xiàn)。在間隔內(nèi)線路側(cè)的位置上，智能終端應(yīng)當(dāng)能夠連接于合并單元，運用直接性的點對點連接予以完成。通過運用上述的線路保護模式，對于各個時間段的采樣操作就能予以直接開展，其中還包含線路跳閘的直接完成，而不必再去借助GOOSE網(wǎng)絡(luò)。在特殊情形下，如果需要在現(xiàn)有的保護測控設(shè)備中接入跨間隔的信息，那么應(yīng)當(dāng)更換為GOOSE的傳輸網(wǎng)絡(luò)方式。

2.3 關(guān)于分段或內(nèi)橋保護

分段或內(nèi)橋保護在整體上類似于智能線路保護，并且涉及到簡易的保護結(jié)構(gòu)。具體在設(shè)置保護時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的智能終端應(yīng)當(dāng)連接于其中的合并單元，進而全面完成與之有關(guān)的直接跳閘、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換以及信息采樣等相關(guān)操作。SV網(wǎng)絡(luò)本身具備獨立性，能夠輔助實現(xiàn)跨間隔性的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸，確保在SV網(wǎng)絡(luò)的范圍內(nèi)連接合并單元、保護裝置與各類終端設(shè)備。

在上述的保護模式中，電壓信號以及電流信號都可以傳輸給網(wǎng)絡(luò)，在其中包含低壓側(cè)或者高壓側(cè)的實時性信號。保護裝置不必依賴于SV網(wǎng)絡(luò)，因而直接就能夠搜集信號并且實現(xiàn)相應(yīng)的采樣處理。

3 智能變電站運用繼電保護配置的實例

建陽110kV白茶鋪變電站位于南平建陽區(qū)塔下工業(yè)園，為全戶外AIS變電站，變電站采用三相三繞組變壓器，110kV側(cè)、35kV側(cè)和10kV側(cè)均為單母線分段接線。根據(jù)福建地區(qū)運行習(xí)慣，變電站一次設(shè)備采用常規(guī)互感器+合并單元的接線方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計為兩級的三側(cè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，通過運用合并組網(wǎng)的方式來安排GOOSE以及SV的過程層保護設(shè)施。

3.1 變壓器保護

本工程變壓器電量保護按雙套配置，每套保護包含完整的主保護和后備保護功能，主保護為三側(cè)差動保護，后備保護為復(fù)合電壓閉鎖的過流保護、中性點間隙過流、過壓保護和零序電流保護。變壓器電量保護直接采樣，直接跳各側(cè)斷路器，保護跳分段斷路器和閉鎖分段備自投等采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸。

非電量保護功能由變壓器本體智能終端一體化設(shè)備實現(xiàn)，包含本體及有載調(diào)壓開關(guān)瓦斯、壓力釋放等非電量保護。變壓器非電量保護采用就地直接電纜跳閘，信息通過本體智能終端上送，非電量保護閉鎖分段備自投也采用備用跳閘出口加硬壓板輸出的方式。

3.2 110kV線路及分段保護

本工程為中間變電站，110kV進線由原有的一回220kV變電站聯(lián)絡(luò)線開斷接入，開斷后形成的兩回線路長度均小于10公里，且35kV和10kV側(cè)均有小水電并網(wǎng)接入，考慮到可能產(chǎn)生功率穿越的情況，因此110kV線路設(shè)置光纖差動保護，采用保護測控一體化裝置。線路保護直接采樣，重合閘或者斷路器啟動等操作采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸。對側(cè)線路間隔也一并改造為帶有智能插件的常規(guī)型光差保護，以保證保護數(shù)據(jù)的正常通信。

110kV分段采用保護測控一體化裝置，具備瞬時和延時跳閘功能的充電及過電流保護。分段保護直接采樣，斷路器啟動等操作采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸。110kV備自投設(shè)置有過程層的中心交換機，備自投的電流電壓和位置接點均通過SV和GOOSE網(wǎng)絡(luò)直接采集，然后由GOOSE網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各個相關(guān)間隔的斷路器跳閘功能。

3.3 35kV及10kV分段保護

本工程35kV及10kV部分除分段外均采用常規(guī)設(shè)備，35kV及10kV分段保護具備備自投功能，由于35kV及10kV其他部分沒有智能單元，電流電壓采用無法通過SV網(wǎng)絡(luò)采集，只能采用硬接線方式，接收備自投閉鎖信號和啟動跳閘功能通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。35kV及10kV的過負荷聯(lián)切采用GOOSE聯(lián)網(wǎng)方式，避免了常規(guī)站電纜繁多且穩(wěn)定性不高的缺點，通過聯(lián)切出口矩陣整定三輪聯(lián)切出口，可一次性切除所有負荷，也可以逐步切除負荷。

3.4 故障錄波及網(wǎng)絡(luò)記錄分析系統(tǒng)

本工程設(shè)置1套故障錄波及網(wǎng)絡(luò)記錄分析系統(tǒng)，接入過程層中心交換機，網(wǎng)絡(luò)記錄單元連續(xù)在線記錄所有過程層GOOSE、SV網(wǎng)絡(luò)報文、站控層MMS報文，裝置由不同的軟件模塊實現(xiàn)暫態(tài)錄波分析功能及網(wǎng)絡(luò)報文分析功能，并將分析結(jié)果以特定報文形式上傳至主機兼操作員站。

本工程在涉及到網(wǎng)絡(luò)傳輸報文的具體操作中，憑借過程層的相關(guān)指令予以全面性的網(wǎng)絡(luò)傳輸。因此可見，上述的110kV智能式變電站設(shè)有獨立性的傳輸網(wǎng)絡(luò)，運用直采直跳的措施來妥善保護其中的過程層。在此基礎(chǔ)上，智能變電站就可以擁有健全度與完整度更高的全面繼電保護，與此同時，對于某些潛在性的變電站運行風(fēng)險能夠予以消除。

4 結(jié)語

智能變電站如果要順利實現(xiàn)全過程的變電運行，則不能夠欠缺繼電保護裝置為其提供支撐與保障。在目前的現(xiàn)狀下，針對110kV的新型變電站正在致力于探求可行性更強的繼電保護模式，對其設(shè)置了網(wǎng)網(wǎng)分離與直采直跳的基本建設(shè)思路。截至目前，有關(guān)部門在構(gòu)建智能型的110kV變電站相關(guān)實踐中，已經(jīng)積累了與之相應(yīng)的珍貴經(jīng)驗。因此在該領(lǐng)域的未來實踐中，針對智能變電站在配置繼電保護的各項設(shè)施時，仍然應(yīng)當(dāng)秉持因地制宜的舉措來優(yōu)化繼電保護模式。

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