110 kV 變電站繼電保護(hù)及自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

崔 曉，曾貴娥，熊 宇

（廣東白云學(xué)院，廣東 廣州 510450）

1 110 kV 變電站的概括

現(xiàn)階段，我國變電站主要是由110kV 的供電來進(jìn)行工作，一般而言，變電站有兩條主線路，在工作狀態(tài)通常為一工一備。在變電站的主變系統(tǒng)中，通常都是由兩臺變壓器進(jìn)行配電，最高流速為8000kVA。而我國現(xiàn)如今存在的變電站的主變系統(tǒng)變壓器是110kV 和10kV。并且都是使用單母線接線方式構(gòu)成的。

1.1 變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

變電站主要是分層結(jié)構(gòu)的布局。監(jiān)控主機(jī)的外部電路主要包括GPS 通訊電路、數(shù)據(jù)收集、傳輸接口電路等，這樣的結(jié)構(gòu)是面向?qū)ο筇幚恚铱蓪﹂g隔層電氣參數(shù)進(jìn)行處理和分析，與集中式結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）使用面向?qū)ο蟮奶幚矸绞剑梢约涌焯幚硭俣取＃?）電路連接是由光纖接通，為未來的維護(hù)修理和電路擴(kuò)張?zhí)峁┓奖恪＃?） 使用直流電壓供電，如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，不影響其他設(shè)備的正常使用。

1.2 110kV 變電站系統(tǒng)需求

110kV 變電站繼電保護(hù)的主要作用是檢測和保護(hù)，如果從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行劃分，變電站主要包含：站控層、間隔層、過程層三部分。站控層主要對繼電保護(hù)功能的輸入，間隔層是對數(shù)據(jù)的檢測，過程層主要任務(wù)是保護(hù)機(jī)電。經(jīng)過繼電保護(hù)設(shè)備，對高壓設(shè)備進(jìn)行操作。具體需求如下：站控層對變電站的運(yùn)作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，通過電容的投切，從而使得實(shí)現(xiàn)無功和電壓的優(yōu)化。在實(shí)時(shí)監(jiān)控過程中，能夠自動分辨電力系統(tǒng)的故障和不正常，在出現(xiàn)不正常時(shí)能夠發(fā)出警報(bào)并且顯示不正常運(yùn)作的故障類型，從而能夠發(fā)現(xiàn)存在的問題并及時(shí)進(jìn)行解決。間隔層是承上啟下的作用，實(shí)現(xiàn)對站控層的信息的整理，從而使得站控層與過程層能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。如果出現(xiàn)警報(bào)信息或者操作信息時(shí)，能夠及時(shí)進(jìn)行處理。過程層，整個(gè)110kV 變電站系統(tǒng)的操作機(jī)構(gòu)，直接面對高壓側(cè)，系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以提供數(shù)據(jù)支持和執(zhí)行操作者的指令。

1.3 110kV 變電站繼電保護(hù)

主變壓器保護(hù)，變壓器的主保護(hù)一般都是差動保護(hù)，使用變壓器線路出口處差動電流判斷故障的狀態(tài)，從而提高保護(hù)的穩(wěn)定和可靠性，使用比率制動曲線對變壓器的差動保護(hù)進(jìn)行制約，采用二次諧波分辨故障和電壓的波動。與此同時(shí)在變壓器的保護(hù)中設(shè)置零序電流保護(hù)作為后續(xù)保護(hù)。母聯(lián)保護(hù)，母聯(lián)保護(hù)結(jié)構(gòu)非常簡單，母聯(lián)保護(hù)裝置與合并單元和智能終端直接連接，從而實(shí)現(xiàn)直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和直接跳閘的性能；除外，如果想要對智能終端設(shè)備、保護(hù)設(shè)備等設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，可以通過GOOSE 和SV 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信號的跨間隔傳送。按照相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)110kV 母聯(lián)保護(hù)設(shè)置為單套，可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)、檢測的一體化。110kV 母聯(lián)保護(hù)跳閘使用的點(diǎn)對點(diǎn)直接跳的方式，主變保護(hù)和母聯(lián)保護(hù)母線失靈都可以使用GOOSE 網(wǎng)絡(luò)方法。線路保護(hù)，對于110kV變電站而言，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)保護(hù)和檢測的功能，需要按照單套來配置。線路保護(hù)直接采用、直接跳斷路器。使用GOOSE 網(wǎng)絡(luò)開啟斷路器失靈、重合等性能。線路間隔內(nèi)保護(hù)檢測除了與GOOSE 交互數(shù)據(jù)之外，其他都采用點(diǎn)對點(diǎn)的方式進(jìn)行連接，并且傳輸方式與合并單元和智能終端直接相連，保護(hù)檢測裝置和合并單元的信息輸出，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了采樣的功能，并且還實(shí)現(xiàn)了智能終端直接跳閘的功能，這兩種都可以不通過GOOSE實(shí)現(xiàn)。在線路和母線上的電子式互感器得到電流電壓信號之后，先進(jìn)行合并單元，數(shù)據(jù)打包之后依靠光纖送到SV 網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)檢測裝置中，跨間隔信息到保護(hù)建設(shè)裝置中采用GOOSE 網(wǎng)絡(luò)傳送方式。

2 110kV 變電站繼電自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

110 kV 變電站繼電保護(hù)及自動化系統(tǒng)都需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)行優(yōu)化及對系統(tǒng)進(jìn)行整合，只有這樣才可以發(fā)揮變電站智能化的性能，從而實(shí)現(xiàn)變電站的自動化運(yùn)作。

2.1 變電站網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化

傳統(tǒng)的變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能夠適用于智能化的變電站工作中，所以在對變電站設(shè)備進(jìn)行改變的同時(shí)，還應(yīng)對變電站網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，只有這樣智能化的變電站才可以順利進(jìn)行工作。優(yōu)化過后的變電站網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對變電站每個(gè)層次的不同程度的優(yōu)化，從而提升設(shè)備的運(yùn)作，保證信息的傳送效率。不僅可以使得交換機(jī)的使用量減少，而且還有利于保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠和安全性。在間隔層的設(shè)計(jì)上也應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)行優(yōu)化，從而保障電網(wǎng)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 變電站系統(tǒng)的整合

變電站系統(tǒng)的整合包含如下：（1） 繼電保護(hù)和檢測裝置進(jìn)行整合應(yīng)在已經(jīng)存在的變電站系統(tǒng)中，將繼電保護(hù)和檢測裝置之間存在的缺點(diǎn)進(jìn)行整合，只有這樣才可以使得信息進(jìn)行快速的傳送，同時(shí)也有利于系統(tǒng)的操作。（2）對變電站內(nèi)部存在的打印機(jī)裝置進(jìn)行有效的整合，這樣有利于提高設(shè)備的調(diào)試工作，從一定程度上還可以提高工作運(yùn)作的精確度。（3）對電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行有效的整合，這樣不僅可以提高系統(tǒng)的工作效率，而且在一定程度上還可以提升變電站的管理能力。

3 結(jié) 語

在我國現(xiàn)階段的電力領(lǐng)域發(fā)展過程中，110 kV 變電站的設(shè)計(jì)和應(yīng)用而言，已經(jīng)取得了一些成績，但是未來隨著我國電力事業(yè)的快速發(fā)展和進(jìn)步，我國110 kV變電站繼電保護(hù)及自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面有著非常巨大的發(fā)展空間，不僅可以保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的進(jìn)行運(yùn)作，而且還可以保障電量傳送的質(zhì)量，在一定程度上滿足我國電力工程發(fā)展建設(shè)的需求，保障檢測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)和可靠性。