關(guān)于110kV智能變電站繼電保護(hù)配置的探討

陳俊哲

摘要：近些年來(lái)，各地建設(shè)智能變電站的整體規(guī)模正在逐步擴(kuò)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(jìn)。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(yùn)行耗費(fèi)的成本并且提升了運(yùn)行實(shí)效性。因此針對(duì)智能變電站有必要施行與之相應(yīng)的繼電保護(hù)，因地制宜優(yōu)化現(xiàn)有的繼電保護(hù)配置，進(jìn)而顯著增強(qiáng)了整個(gè)變電站能夠達(dá)到的運(yùn)行穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：110kV智能變電站；繼電保護(hù)；配置措施

進(jìn)入新時(shí)期后，有關(guān)部門在創(chuàng)建智能化新型變電站時(shí)，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(jiǎn)化了原有的設(shè)備布置與站內(nèi)接線，此項(xiàng)舉措有助于降低成本同時(shí)也保障了變電運(yùn)行應(yīng)有的穩(wěn)定性。因此可見，各地針對(duì)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(duì)于智能式變電站應(yīng)當(dāng)配置與之相適應(yīng)的繼電保護(hù)設(shè)施。

1 繼電保護(hù)配置的基本思路

從基本特征來(lái)講，110kV的新型智能變電站設(shè)有簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)了全方位的簡(jiǎn)化。針對(duì)智能變電站有必要配置相應(yīng)的繼電保護(hù)，其中根本宗旨在于保障整個(gè)變電站應(yīng)有的安全性，同時(shí)也要確保其符合繼電保護(hù)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(dú)立的布置狀態(tài)。

繼電保護(hù)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(guó)家電網(wǎng)公司通用設(shè)計(jì)智能化補(bǔ)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(hù)涉及到的配置技術(shù)要點(diǎn)

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

2.1 關(guān)于變壓器保護(hù)

對(duì)于變壓器裝置應(yīng)當(dāng)為其設(shè)置全面的電量保護(hù)，對(duì)此最好選擇雙套配置的電量保護(hù)模式。雙套配置具備一體化的特性，其中包含后備保護(hù)與主體保護(hù)。整個(gè)系統(tǒng)如果選擇了雙套保護(hù)，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(duì)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(diǎn)電流。

通過直接性的采樣方式來(lái)保護(hù)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(shí)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腉OOSE方式來(lái)妥善保護(hù)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(hù)措施，這是因?yàn)镚OOSE網(wǎng)絡(luò)對(duì)于實(shí)時(shí)性的跳閘保護(hù)與啟動(dòng)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(hù)的性能，其主要針對(duì)于系統(tǒng)現(xiàn)有的單套配置與其他配置，對(duì)于實(shí)時(shí)性的非電量信號(hào)能夠予以全面上傳。

2.2 關(guān)于線路保護(hù)

針對(duì)線路保護(hù)來(lái)講，對(duì)其應(yīng)當(dāng)配備一體化的測(cè)控保護(hù)，其中包含單套的間隔保護(hù)配置。具體而言，線路保護(hù)設(shè)計(jì)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(dòng)等操作，那么必須憑借GOOSE網(wǎng)絡(luò)對(duì)其予以實(shí)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(yùn)用直接性的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接予以完成。通過運(yùn)用上述的線路保護(hù)模式，對(duì)于各個(gè)時(shí)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(hù)測(cè)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(hù)

分段或內(nèi)橋保護(hù)在整體上類似于智能線路保護(hù)，并且涉及到簡(jiǎn)易的保護(hù)結(jié)構(gòu)。具體在設(shè)置保護(hù)時(shí)，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(jìn)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(dú)立性，能夠輔助實(shí)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(hù)裝置與各類終端設(shè)備。

在上述的保護(hù)模式中，電壓信號(hào)以及電流信號(hào)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(shí)時(shí)性信號(hào)。保護(hù)裝置不必依賴于SV網(wǎng)絡(luò)，因而直接就能夠搜集信號(hào)并且實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的采樣處理。

3 智能變電站運(yùn)用繼電保護(hù)配置的實(shí)例

建陽(yáng)110kV白茶鋪?zhàn)冸娬疚挥谀掀浇?yáng)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(yùn)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(jì)為兩級(jí)的三側(cè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，通過運(yùn)用合并組網(wǎng)的方式來(lái)安排GOOSE以及SV的過程層保護(hù)設(shè)施。

3.1 變壓器保護(hù)

本工程變壓器電量保護(hù)按雙套配置，每套保護(hù)包含完整的主保護(hù)和后備保護(hù)功能，主保護(hù)為三側(cè)差動(dòng)保護(hù)，后備保護(hù)為復(fù)合電壓閉鎖的過流保護(hù)、中性點(diǎn)間隙過流、過壓保護(hù)和零序電流保護(hù)。變壓器電量保護(hù)直接采樣，直接跳各側(cè)斷路器，保護(hù)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(hù)功能由變壓器本體智能終端一體化設(shè)備實(shí)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(hù)。變壓器非電量保護(hù)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(hù)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(hù)

本工程為中間變電站，110kV進(jìn)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(zhǎng)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(dòng)保護(hù)，采用保護(hù)測(cè)控一體化裝置。線路保護(hù)直接采樣，重合閘或者斷路器啟動(dòng)等操作采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸。對(duì)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(hù)，以保證保護(hù)數(shù)據(jù)的正常通信。

110kV分段采用保護(hù)測(cè)控一體化裝置，具備瞬時(shí)和延時(shí)跳閘功能的充電及過電流保護(hù)。分段保護(hù)直接采樣，斷路器啟動(dòng)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(jī)，備自投的電流電壓和位置接點(diǎn)均通過SV和GOOSE網(wǎng)絡(luò)直接采集，然后由GOOSE網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各個(gè)相關(guān)間隔的斷路器跳閘功能。

3.3 35kV及10kV分段保護(hù)

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(hù)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(wú)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(hào)和啟動(dòng)跳閘功能通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。35kV及10kV的過負(fù)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(diǎn)，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(fù)荷，也可以逐步切除負(fù)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(jī)，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(bào)文、站控層MMS報(bào)文，裝置由不同的軟件模塊實(shí)現(xiàn)暫態(tài)錄波分析功能及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析功能，并將分析結(jié)果以特定報(bào)文形式上傳至主機(jī)兼操作員站。

本工程在涉及到網(wǎng)絡(luò)傳輸報(bào)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(dú)立性的傳輸網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用直采直跳的措施來(lái)妥善保護(hù)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(hù)，與此同時(shí)，對(duì)于某些潛在性的變電站運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)能夠予以消除。

4 結(jié)語(yǔ)

智能變電站如果要順利實(shí)現(xiàn)全過程的變電運(yùn)行，則不能夠欠缺繼電保護(hù)裝置為其提供支撐與保障。在目前的現(xiàn)狀下，針對(duì)110kV的新型變電站正在致力于探求可行性更強(qiáng)的繼電保護(hù)模式，對(duì)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(shí)踐中，已經(jīng)積累了與之相應(yīng)的珍貴經(jīng)驗(yàn)。因此在該領(lǐng)域的未來(lái)實(shí)踐中，針對(duì)智能變電站在配置繼電保護(hù)的各項(xiàng)設(shè)施時(shí)，仍然應(yīng)當(dāng)秉持因地制宜的舉措來(lái)優(yōu)化繼電保護(hù)模式。

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