鄭權(quán)偉

蘇州供電公司

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的智能化受到了廣泛的關(guān)注，尤其是在現(xiàn)代科技的帶動下，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為我國電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展的方向，它是一種集高新技術(shù)為一體的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部以變電站為整體電網(wǎng)的節(jié)點，對整體電網(wǎng)的有效運行以及電壓變化都具有重要作用。隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式逐漸朝向環(huán)保方向，并逐步走向信息化與數(shù)字化平臺，智能電網(wǎng)的出現(xiàn)成為了現(xiàn)代電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展的必然產(chǎn)物，且它相比傳統(tǒng)常規(guī)變電站具有范圍廣、深度強(qiáng)、層次復(fù)雜的信息處理優(yōu)勢，深受各國電力網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的熱愛。

1 110kv 智能變電站概述

智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成和環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和檢測等基本功能，同時，具備支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動等高級功能的變電站。

智能變電站是一種開放式，且內(nèi)部具有多層級結(jié)構(gòu)的分層式系統(tǒng)，主要是由站控層、間隔層以及過程層構(gòu)成。內(nèi)部信息通信標(biāo)準(zhǔn)采用IEEC61850 為主，站內(nèi)的所有信息經(jīng)過專業(yè)的手段進(jìn)行收集處理后具有共享性與唯一性，利用專業(yè)手段進(jìn)行處理后可以保證信息的完整性，實現(xiàn)了信息的唯一性。

站控層主要的構(gòu)成內(nèi)容是中央主機(jī)與遠(yuǎn)程通信裝置，且配合使用不同的二次功能站，可以為站內(nèi)的人員提供有效的人機(jī)聯(lián)系界面，從而實現(xiàn)最有效的控制間的間隔。采用該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以對整體電網(wǎng)系統(tǒng)實施監(jiān)控，將監(jiān)控中的數(shù)據(jù)流傳輸?shù)焦芾碇行模瑢崿F(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度與控制。

此外，過程層內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含電子式互感器、合并單元以及智能單元，其主要功能在于完成二次系統(tǒng)與以此設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)，在電網(wǎng)運行過程中進(jìn)行電氣量的數(shù)據(jù)收集，配合整體系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)性的監(jiān)控。

智能變電站相比常規(guī)變電站內(nèi)包含一些新型設(shè)備，包括電子互感器、合并單元以及職能單元等，系統(tǒng)內(nèi)部采用了大量的交換機(jī)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要采用二次接線設(shè)計，整體電路都進(jìn)行光纜的鋪設(shè)，完成系統(tǒng)建構(gòu)。

2 保護(hù)配置原則

110kv 變電站相比其他更高等級的變電站，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計較為簡單，且采用單一的接線形式，因此，在對該變電站施加繼電保護(hù)技術(shù)時，應(yīng)該根據(jù)國家規(guī)定進(jìn)行配置。

110kv 智能變電站的繼電保護(hù)方案，應(yīng)該以選擇性、靈活性與可靠性為核心標(biāo)準(zhǔn)，且內(nèi)部的過程層SV 網(wǎng)、GOOSE 網(wǎng)以及MMS 網(wǎng)應(yīng)該保持獨立性，且網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的接口應(yīng)該按照不同的技術(shù)指標(biāo)實現(xiàn)獨立。從設(shè)備角度而言，110kv 智能變電站內(nèi)部的線路主要采用雙母線或單母線，并配合使用分段技術(shù)進(jìn)行線路的連接，它可以完成整體電路電子式的接通，這就需要在電路環(huán)節(jié)部分設(shè)置相應(yīng)的電壓互感器，尤其是在不同的線路以及變壓器間隔部分，安裝三相電子式電壓互感器，盡可能利用先進(jìn)的技術(shù)，測量不同的電路電流量以及電壓比率，從而根據(jù)電路實際情況安裝相應(yīng)的電流互感器與電壓互感器。

此外，110kv 智能變電站因其電壓等級相抵較低，因此，應(yīng)該采用動態(tài)控制與測試為一體的保護(hù)裝置，一般選擇具集成性的保護(hù)裝置，且內(nèi)部具有獨立的智能終端服務(wù)器，安置單獨配套的裝置才能保證繼電器保護(hù)系統(tǒng)的正常運行。

在不同結(jié)構(gòu)的變壓器內(nèi)部應(yīng)該根據(jù)單元結(jié)構(gòu)選擇放置冗余配置，而其他得間隔區(qū)域則放置單套配置，這樣整體變壓器的電路保護(hù)就形成了獨立的保護(hù)回流，有效的保護(hù)了整體電路的有效性與完整性。在智能變電站中，設(shè)置獨立的記錄分析裝置，動態(tài)跟蹤記錄電路系統(tǒng)中存在電流量，并匯集合并單元以及過程層GOOSE 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的信息資料，將數(shù)據(jù)信息通過專用的數(shù)據(jù)傳輸渠道傳輸?shù)綌?shù)據(jù)模型處理庫中，完成對數(shù)據(jù)的最終處理，統(tǒng)借助錄波器與網(wǎng)絡(luò)報文幾率來分析整體電路系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)資料，將SV、GOOSE、MMS 網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合處理，并要保證各個控制器之間的獨立。

3 配電保護(hù)配置方案

根據(jù)相關(guān)規(guī)程要求及上述配電保護(hù)配置的原則內(nèi)容，可從線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)等方面入手設(shè)計配電保護(hù)配置方案。

智能變電站線路保護(hù)配置

對于110kv 智能變電站而言，其站內(nèi)保護(hù)和站內(nèi)測控功能應(yīng)實現(xiàn)統(tǒng)一設(shè)計，單套配置上要保留間隔，線路保護(hù)上要對斷路器進(jìn)行直采直跳形式，在啟動斷路器功能上要將失靈、重合閘等功能與GOOSE 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)鏈接。首先，線路間隔內(nèi)的保護(hù)測控裝置均采用點對點的方式進(jìn)行鏈接和傳輸，并直接連接合并單元、智能終端，實現(xiàn)GOOSE網(wǎng)信息交換。其次，保護(hù)測控裝置不能依賴GOOSE 網(wǎng)，而要通過與智能終端連接來實現(xiàn)直接跳閘功能，通過與合并單元連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸來實現(xiàn)直接采樣功能。再次，要在線路和母線上安裝電子式互感器，以獲取電流電壓信號，并接入合并單元，等數(shù)據(jù)打包后再通過光纖傳輸，送到SV 網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)測控裝置。最后，跨間隔信息應(yīng)采用GOOSE 網(wǎng)絡(luò)傳輸方式來接入保護(hù)測控裝置。

智能變電站變壓器保護(hù)配置

對于110kv 變壓器而言，其電量保護(hù)應(yīng)采取雙套配置方式，并保持主配置與后備配置一體化。若條件特殊需將二者分開配置，至少要保證二者在測控裝置上實現(xiàn)一體化。在采用雙套保護(hù)配置時，其各側(cè)合并單元及智能終端均應(yīng)采用雙套配置，保證中性點電流和間隙電流均能并入相應(yīng)側(cè)合并單元。

其中，變壓器保護(hù)首先應(yīng)對各側(cè)斷路器進(jìn)行直采直跳方式，采用GOOSE 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對跳母聯(lián)、分段斷路器及閉鎖備自投、啟動失靈的傳輸。其次，為實現(xiàn)失靈跳功能，應(yīng)通過GOOSE 網(wǎng)絡(luò)接受失靈保護(hù)跳閘命令，實現(xiàn)變壓器各側(cè)斷路。再次，為實現(xiàn)信號直采功能，要保證變壓器各側(cè)合并單元能將電流電壓信號直送SV 網(wǎng)和變壓器保護(hù)裝置，但變壓器保護(hù)裝置并不直接從SV 網(wǎng)絡(luò)讀取數(shù)據(jù)。最后，對于主變高中低壓側(cè)的職能終端應(yīng)進(jìn)行冗余配置，而主變本體職能終端應(yīng)進(jìn)行單套配置。主變本體職能終端應(yīng)具有主變本體/有載開關(guān)非電量保護(hù)、上傳本體各種非電量信號的功能。變壓器非電量保護(hù)應(yīng)現(xiàn)場配置本體職能終端，現(xiàn)場直接電纜跳閘，其中非電量動作報文、調(diào)檔和接地刀閘控制信息應(yīng)通過GOOSE 網(wǎng)進(jìn)行傳輸。

智能變電站母聯(lián)保護(hù)配置

分段保護(hù)裝置應(yīng)不通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)直接連接合并單元實現(xiàn)直接采樣功能，還應(yīng)不通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換直接連接智能終端實現(xiàn)直接跳閘功能。同時，用于保護(hù)裝置、合并單元和智能終端等設(shè)備的GOOSE 網(wǎng)和SV 網(wǎng)要保持相互獨立，分別實現(xiàn)跨間隔傳輸信號功能。另外，110kv 分段保護(hù)跳閘通常采取點對點方式實現(xiàn)直跳，主變保護(hù)等其他跳分段則采用連接GOOSE 網(wǎng)絡(luò)的方式，而母聯(lián)保護(hù)的啟動母線適齡也可通過GOOSE 網(wǎng)絡(luò)傳輸信號進(jìn)行采樣。

智能變電站低頻低壓減載保護(hù)配置

設(shè)置低頻低壓減載保護(hù)裝置是保證變電系統(tǒng)安全運行的有效手段，通常依據(jù)網(wǎng)絡(luò)采樣和網(wǎng)絡(luò)跳閘方式對其進(jìn)行配置裝。低頻低壓減載保護(hù)一般通過SV 網(wǎng)接收來自母線PT 合并單元的電壓采樣信息并進(jìn)行邏輯判斷，并通過GOOSE 網(wǎng)發(fā)送關(guān)各母線開關(guān)跳閘的信息，各開關(guān)職能終端依據(jù)所接收的GOOSE 信息在各開關(guān)間隔中啟動相應(yīng)動作。相對于過去過多使用二次電纜現(xiàn)象，網(wǎng)采網(wǎng)跳配置方案更符合現(xiàn)代電網(wǎng)的綠色環(huán)保理念。

4 結(jié)語

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和高新技術(shù)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，變電站建設(shè)也逐步走向了數(shù)字化和智能化。該兩項技術(shù)的投入使用對智能變電站的發(fā)展起著重要的推動作用。智能電網(wǎng)代表了現(xiàn)代全球能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方向，代表了電網(wǎng)未來發(fā)展的主攻方向，而繼電保護(hù)措施是智能電網(wǎng)構(gòu)件中重要的二次設(shè)備。隨著變電站實踐的通用對象GOOSE 通信技術(shù)的應(yīng)用，在同一標(biāo)準(zhǔn)平臺上就可實現(xiàn)共享實時信息數(shù)據(jù)，并讓繼電保護(hù)配置和二次接線設(shè)計得到了有效簡化。