變電站擴(kuò)建繼電保護(hù)改造技術(shù)

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隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會對電力的需求日益增加，而電力產(chǎn)業(yè)作為我國重要的支柱產(chǎn)業(yè)，也得到了迅猛的發(fā)展。近年來，智能變電站以其獨(dú)特的優(yōu)勢，越來越受電力工作人員的青睞，得到了廣泛的應(yīng)用，與此同時(shí)，智能變電站的擴(kuò)建工作也在不斷推進(jìn)。對此，本文展開了相關(guān)探討。

1 變電站特征

1.1 變電站結(jié)構(gòu)特征

傳統(tǒng)的變電站所具備的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，特征并不明顯。系統(tǒng)內(nèi)部的一次和二次設(shè)備，都使用電纜的硬接點(diǎn)以及后臺通信方式進(jìn)行連接。新型的變電站，將各部分的設(shè)備，都融合到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中。通過此種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部信息數(shù)據(jù)共享，為全網(wǎng)的智能化奠定基礎(chǔ)。

1.2 保護(hù)接口特征

傳統(tǒng)變電站保護(hù)工作，僅支持傳統(tǒng)的100V或者5A類模擬量接口，與之相比，新型的變電站保護(hù)接口，不僅可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)模式，同時(shí)還滿足GOOSE模式下的SV與GOOSE接口。新型的變電站，對于接口的保護(hù)效率更高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也能得到提升。

1.3 二次設(shè)備布置特征

傳統(tǒng)的管理模式當(dāng)中，變電站微機(jī)保護(hù)主要是將交流輸入組件、A/D轉(zhuǎn)換組件以及開入/開出等設(shè)備組件，進(jìn)行系統(tǒng)連接。新型變電站對一次設(shè)備和二次設(shè)備的功能，進(jìn)行了重新定位。將原本的保護(hù)裝置交流輸入組件和A/D轉(zhuǎn)換組件進(jìn)行了結(jié)合。通過此種方式，形成了新的合并單元，減少了電纜和電纜溝有關(guān)工作的設(shè)計(jì)難度與占地面積。

2 我國變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要任務(wù)

在我國電力系統(tǒng)正常有效運(yùn)行的過程中運(yùn)行故障可能導(dǎo)致的后果有4點(diǎn)。首先是運(yùn)行電路出現(xiàn)故障，就會使故障點(diǎn)出現(xiàn)短路電流，短路電流會造成出現(xiàn)故障的電氣元件損害的問題；其次是運(yùn)行電路出現(xiàn)故障時(shí)，短路電流如果流經(jīng)非故障的電氣元器件，就會造成非故障元器件受到損壞或者是影響非故障元器件的使用壽命；再次是如果運(yùn)行電路出現(xiàn)故障，就會導(dǎo)致運(yùn)行電壓下降，這樣會嚴(yán)重地影響電力用戶的電力使用效果，給電力用戶帶來諸多用電上的不便；最后是在運(yùn)行電路出現(xiàn)故障的過程中，由于電力系統(tǒng)的運(yùn)行多為并列運(yùn)行，這樣就會造成整個(gè)電力運(yùn)行系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的問題，嚴(yán)重的情況下會造成電力運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行震蕩，使整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰。根據(jù)上文的闡述，我們可以確定變電站中繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要任務(wù)，首先是在電力運(yùn)行系統(tǒng)出現(xiàn)故障的過程中，能夠有針對性的、自動的、快速地進(jìn)行運(yùn)行系統(tǒng)故障的排查，將出現(xiàn)故障位置的電氣元器件進(jìn)行切除，避免出現(xiàn)故障的電氣元器件遭受進(jìn)一步的破壞，同時(shí)要確保沒有出現(xiàn)故障的電氣元器件能夠正常的運(yùn)行，不受故障源的干擾；其次是在電力運(yùn)行系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定運(yùn)行的過程中，變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)要在第一時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的處理，發(fā)出不正常運(yùn)行警示信號，減少電力運(yùn)行負(fù)荷，嚴(yán)重的情況下執(zhí)行跳閘指令。在執(zhí)行跳閘指令的過程中我們要求繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠有效地同重合閘相互配合，這樣就能夠保障系統(tǒng)故障排除之后第一時(shí)間合閘，保障電力運(yùn)行系統(tǒng)繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

3 擴(kuò)建技術(shù)方案與調(diào)試需求

3.1 電壓采樣回路改造

該變電站利用交流采樣方式，具體為合并單元＋常規(guī)互感器，為了方便變電站進(jìn)行擴(kuò)建，交流電壓采樣按照如圖1所示的流程進(jìn)行。首先，擴(kuò)建中兩套母線電壓合并單元的電壓采用并列切換把手的方式，即Ⅱ母/ⅠB母、ⅠA母/ⅠB母以及ⅠA母/Ⅱ母都輸出相應(yīng)的電壓信息。其次，對4 1 0 0GOOSE斷路器合閘接點(diǎn)進(jìn)行短接，并把ⅠA母/ⅠB母電壓并列把守切換到“ⅠA并ⅠB”，為了保證母線二次電壓能夠穩(wěn)定輸出，需要將其長期調(diào)到上述位置。因?yàn)樵撟冸娬具\(yùn)行時(shí)間相對較差，采用并列邏輯的方式進(jìn)行運(yùn)行，并且現(xiàn)階段的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)將并列邏輯方式消除。再者，將全部主變間隔和出線都連接到母線合并單元位置，然后按照間隔刀閘的位置以及母線的運(yùn)行模式進(jìn)行電壓切換，該變電站利用三段母線電壓，為了實(shí)現(xiàn)對母差的保護(hù)作用，所以選擇Ⅱ母電壓。該變電站擴(kuò)建工作完成后，母線采用單分段接線模式，接入ⅠB母PT、分段4100GOOSE和母聯(lián)4600GOOSE，圖2為擴(kuò)建之后的交流電壓采樣邏輯結(jié)構(gòu)示意圖，改動部分如虛線所示。所有間隔按照間隔刀閘的位置和母線運(yùn)行模式對電壓進(jìn)行切換，選擇Ⅱ母電壓，并將ⅠA母/ⅠB母的并列邏輯功能取消。

圖1 擴(kuò)建前交流電壓采樣邏輯圖

通過對變電站擴(kuò)建前后的交流電壓邏輯進(jìn)行對比分析，該變電站全部在運(yùn)間隔保護(hù)設(shè)備、母線合并單元互感器經(jīng)合單元都不必進(jìn)行調(diào)整，只需要修改電壓并列邏輯就能夠完成擴(kuò)建調(diào)試工作。因?yàn)樵撟冸娬就度脒\(yùn)行的時(shí)間相對較長，所有在運(yùn)間隔到母線合并單元的電壓互感器經(jīng)合單元采樣虛端子都沒有在SCD中進(jìn)行配置，而是和廠家商議后采用母線合并單元虛端子鏈接的方式。

圖2 交流電壓采樣邏輯結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 擴(kuò)建間隔接入母線保護(hù)

該變電站采用的母線保護(hù)全部按照分段接線配置的方式，并將母線合并單元輸出的電壓接入，并且將互聯(lián)壓板投入到保護(hù)裝置中，主變間隔和全部出線都采用母線1或者3的模式。對SCD文件進(jìn)行修改后完成上述配置，下載并安裝新產(chǎn)生的母線保護(hù)C I D文件。但是，因?yàn)樵撟冸娬灸妇€保護(hù)選用的版本過于老舊，在進(jìn)行配置文件更新時(shí)，必須由生產(chǎn)廠家專業(yè)技術(shù)人員將CID文件導(dǎo)出，然后再進(jìn)行大量數(shù)據(jù)信息的人工配置。

4 安全措施與調(diào)試方案

4.1 SCD文件配置修改

修改完所有的SCD文件配置，為了準(zhǔn)確識別修改前后之間異同，需要利用解析軟件對其修改前后的參數(shù)進(jìn)行對比，對新增母線保護(hù)變動和母線合并單元的配置情況進(jìn)行重點(diǎn)檢測，保證其配置的準(zhǔn)確性，避免對其他設(shè)備配置產(chǎn)生修改，無法正常對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的現(xiàn)象發(fā)生。

4.2 母線合并單元配置更新與電壓并列邏輯試驗(yàn)

因?yàn)樵囼?yàn)過程中ⅠA母、ⅠB母、ⅠA母線PT處于運(yùn)行情況，Ⅱ母、ⅠB母、Ⅱ母PT處于檢修情況，所以兩套母差保護(hù)都沒有啟動。為了保證試驗(yàn)?zāi)軌虬踩?、穩(wěn)定的運(yùn)行，需要采取以下安全策略：對所有在運(yùn)間隔和第一套母線合并單元的保護(hù)狀態(tài)進(jìn)行核對，保證其處于關(guān)閉狀態(tài)；將第一套母線合并單元到PT的中間連片斷開，將端子排外邊的接線拆除，為了實(shí)現(xiàn)安全隔離，需要采用絕緣膠布進(jìn)行包裹；該變電站的兩套母線電壓合并單元由一套電壓并列把手進(jìn)行控制，所以在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，不能夠?qū)Σ⒘邪咽诌M(jìn)行同時(shí)切換和試驗(yàn)，為了完成試驗(yàn)需要采用短接接點(diǎn)對并列把手進(jìn)行模擬的方式；更新完母線合并單元配置之后，兩套母線電壓將會失去并列功能，為了保障在試驗(yàn)過程中能夠?qū)﹄妷哼M(jìn)行有效采樣，需要在ⅠB母線電壓端連接ⅠA母線二次電壓，連接過程中采用短接的方式，同時(shí)將前者電壓端子的連片打開，為了防止出現(xiàn)破壞連接的現(xiàn)象，需要做好隔離保護(hù)措施，必要時(shí)還需要設(shè)置警示標(biāo)識；當(dāng)并列邏輯試驗(yàn)、電壓采樣功能試驗(yàn)、合并單元配置更新試驗(yàn)結(jié)束后，需要將電壓并列把手取消[1]。

5 結(jié)語

隨著電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展進(jìn)程的加快，變電站作為電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，加快其擴(kuò)建工作的需求不斷增加。值得注意的是，在進(jìn)行擴(kuò)建時(shí)需要根據(jù)工程的具體狀況和需求，采取科學(xué)、合理的方案和策略，保證擴(kuò)建工作能夠安全、有序進(jìn)行。文章以某變電站擴(kuò)建工程為例，探析了二次繼電保護(hù)優(yōu)化方案，希望能夠?yàn)轭愃谱冸娬緮U(kuò)建工程施工人員提供一定的參考。