郭駿

【摘 要】變電站的主變?nèi)齻?cè)保護裝置往往安裝在同一個站內(nèi)，同一個電壓等級保護裝置連接線路的方式相同，可依據(jù)常規(guī)性方式來設(shè)置保護裝置，但對于特殊接線規(guī)定方式的變電站，常規(guī)性保護配置難以實現(xiàn)變電站繼電保護跳閘的要求。這就需要對智能變電站機電保護特性加以研究，制定相應(yīng)的繼電保護跳閘配置方案，才能確保智能變電站繼電保護跳閘獲得良好的效果。本文主要對關(guān)于智能變電站繼電保護跳閘實現(xiàn)方式進行了分析，希望能為智能變電站繼電保護跳閘的設(shè)計提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；繼電保護；跳閘實現(xiàn)方式

繼電保護裝置作為智能變電站電力系統(tǒng)設(shè)備與線路運行的重要裝置，對提升智能變電站電力系統(tǒng)繼電保護性能，促進智能電網(wǎng)發(fā)展具有重要意義，不僅能在規(guī)定的范圍內(nèi)，準(zhǔn)確地檢測智能變電站電力系統(tǒng)的設(shè)備與線路是否出現(xiàn)異常運行與故障問題，還能自動向監(jiān)控中心發(fā)送跳閘指令與報警信息，為有關(guān)人員決策提供依據(jù)[1]。因此在智能變電站管理中實現(xiàn)繼電保護跳閘，具有重要意義。

一、智能變電站繼電保護跳閘方式的概述

在變電站電力系統(tǒng)運行的過程中，傳統(tǒng)的跳閘保護方式主要通過“微機型保護裝置+操作箱”的跳閘方式來實現(xiàn)跳閘保護。即主變電量保護依據(jù)雙主雙后備配置，運用微機型主后備一體化設(shè)備保護，然后在主變非電量保護配置上單獨安裝保護裝置，利用電纜連接母線保護與主變保護，從而實現(xiàn)采用與跳閘的目標(biāo)。而智能變電站繼電保護跳閘模式的運用，主要包括2種類型：保護點對點直跳與保護網(wǎng)絡(luò)跳閘。其中保護點對點直跳即智能變電站繼電保護裝置跳閘裝置到智能終端這段的設(shè)備接線，都有單獨的光纖，這樣保護裝置跳閘的信號可經(jīng)直達光纖與過程層交換機上傳到監(jiān)控中心中，對線路實施監(jiān)控。而保護網(wǎng)絡(luò)跳閘則是將保護裝置與智能終端的線路連接到過程層交換機中，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞奖O(jiān)控保護跳閘以及GOOSE信號[2]。

從我國當(dāng)前智能變電站繼電保護跳閘的具體情況來看，在電力系統(tǒng)母線保護的運行方面，往往采用直接采樣和保護點對點直跳的方式來運行。即依據(jù)雙主雙后備配置的方式，采用微機型主后備一體化設(shè)備來保護主變電量，通過直接采樣的方式直接跳各側(cè)斷路器，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸監(jiān)控跳母聯(lián)、分段斷路器、啟動失靈與接收失靈保護跳閘命令等GOOSE信號，從而達到失靈聯(lián)跳變壓器各側(cè)斷路器的目的。而主變非電量保護功能則通過就地直接電纜跳閘的方式連接主變本體智能終端，經(jīng)過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)對非電量進行保護，確保系統(tǒng)運行快速執(zhí)行命令[3]。

二、關(guān)于智能變電站繼電保護跳閘實現(xiàn)方式

（一）有限廣域繼電保護跳閘

由于智能變電站中的主接線不同，所采用的繼電保護跳閘方法也不同。如果在系統(tǒng)運行中有效運用有限廣域繼電保護直接跳閘模式，需要將信息傳輸?shù)街行恼居邢迯V域集中決策模塊對故障進行檢測、判斷，根據(jù)故障顯示的數(shù)據(jù)在變化中的位置對故障模式進行判斷，選擇相應(yīng)的子站，以實現(xiàn)對后備保護的目的，這樣子站便可在系統(tǒng)運行的過程中將指令實時傳輸?shù)胶髠浔Ｗo中，依據(jù)運行方式和接線方式制定相應(yīng)的后備動作策略。我國當(dāng)前較為常見的有限廣域繼電保護跳閘策略，主要包括3種：（1）模式1+近后備指令。即搜索故障元件的斷路器，作為該線路的一級斷路器元件，這樣智能變電站繼電保護跳閘時，便可開啟智能失靈保護。（2）模式2+遠后備指令。即在智能變電站斷路器上將故障元件與線路連接起來，作為遠后備的動作元件。（3）模式3+雙母線指令，作為220kV和以上等級電壓變電站的重要接線模式，運行模式十分復(fù)雜，必須保證實行命令和接線模式保持一致，才能啟動雙母線保護跳閘指令。

（二）繼電保護跳閘的可靠性分析

在智能變電站電力系統(tǒng)運行的過程中，繼電保護跳閘的運行均以交換機傳輸保護信號來實現(xiàn)，考慮到交換機一旦受網(wǎng)絡(luò)波動與電磁波干擾等影響，都可能影響到繼電保護跳閘的可靠性。因此為了確保交換機運行的穩(wěn)定性，提升交換機處理數(shù)據(jù)的能力，從而保證智能變電站安全、穩(wěn)定運行，需做好以下工作：（1）為了避免交換機受電磁波的干擾，需要經(jīng)KEMA認證，做好電磁干擾和靜態(tài)振動等測試工作，確保交換機質(zhì)量符合規(guī)定要求。（2）對于網(wǎng)絡(luò)波動的處理，需改善交換機的處理模式，適當(dāng)調(diào)節(jié)交換機端口的速率，以維持交換機穩(wěn)定運行。

三、智能變電站繼電保護跳閘實現(xiàn)方式

（一）繼電保護跳閘優(yōu)化方案

某智能變電站的220kV電壓等級從電纜通過主變高壓側(cè)進入到發(fā)電廠側(cè)升壓站的主變220k V保護裝置中，而110kV和35kV電壓等級處在智能變電站內(nèi)部。針對這一接線方式，為實現(xiàn)繼電保護跳閘的目的，應(yīng)結(jié)合變電站和費電廠之間保護功能的具體情況，依據(jù)常規(guī)變電站設(shè)計方式來設(shè)計主變?nèi)齻?cè)進線，并在變電站旁安裝常規(guī)主變保護裝置、中壓側(cè)操作箱和低壓側(cè)操作箱，發(fā)電廠中安裝高壓側(cè)操作箱，通過硬接點跳三側(cè)斷路器保護主變量，接收指令。對于110k V線路和母聯(lián)間隔的設(shè)計，依據(jù)智能變電站的設(shè)計要求進行設(shè)計，主變110k V側(cè)和35k V側(cè)進線不考慮設(shè)計合并單元、智能終端設(shè)備，然后對主變?nèi)齻?cè)進線斷路器實施主變保護，通過電纜跳閘的方式保護220k V母聯(lián)斷路器，110k V母聯(lián)智能終端采用接入硬接點跳閘。這一方案的制定不僅可滿足國網(wǎng)變電站智能化建設(shè)的規(guī)定，還能在主變保護動作時，電纜直接跳閘，保護發(fā)電廠側(cè)進線斷路器和母聯(lián)斷路器，發(fā)電廠分界點定位明確，方便工作人員維護。

（二）保護跳閘實現(xiàn)的方式

該智能變電站繼電保護跳閘方案設(shè)計中110kV母線保護屬于數(shù)字式，如果主變110k V側(cè)進線間隔按照常規(guī)變電站設(shè)計要求來設(shè)計，110k V母線保護容易出現(xiàn)接收模擬信號、數(shù)字信號與COOSE與硬接點同時跳閘的問題，針對這一情況，為實現(xiàn)繼電保護跳閘，需做好以下工作：

（1）在智能變電站中安裝主變110k V進線間隔母線保護專用合并單元，在接收電流的同時，通過硬接點接收將開關(guān)位置接點的數(shù)字信號隔離開，以便跳閘開口的同時，兼顧GOOSE開出與硬接點開出。

（2）分布式母線保護的應(yīng)用。對于智能變電站分布式母線保護的應(yīng)用，主要包括兩部分：主機與子機。其中主機負責(zé)接收各個子機采集的數(shù)據(jù)信息，將其轉(zhuǎn)變?yōu)椴顒与娏髋c控制電聯(lián)，形成一個分相復(fù)式比率差動元件為主的電流差動保護方案，實現(xiàn)對母線差動保護、TA斷線與TV斷線判別、斷路器失靈保護、母聯(lián)死區(qū)保護以及母聯(lián)失靈保護。而子機則負責(zé)間隔模擬量、開關(guān)量和壓板狀態(tài)的采集，并對采集數(shù)據(jù)加工處理后，上傳到主機中，待到主機進行保護邏輯處理后，利用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)將跳閘指令發(fā)送到各子機中，這時子機便會通過自身跳閘空結(jié)點實現(xiàn)斷路器跳閘。從這兩種方案設(shè)計的情況可知：（1）方案安裝有母線專用合并單元，一旦110k V母線保護接收數(shù)字信號時，會實現(xiàn)GOOSE跳閘與硬接點跳閘，實現(xiàn)原理簡單、明確。而（2）方案的設(shè)計，安裝有子機裝置，利用不同的子機原理接收110k V母線保護的數(shù)據(jù)信號與模擬信號，將其轉(zhuǎn)換成電流，實現(xiàn)對母線保護。

四、結(jié)束語

綜上所述，在智能變電站電力系統(tǒng)運行的過程中，繼電保護跳閘的實現(xiàn)，對變電站電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行具有重要意義，能夠提高整體的電力保護性能。但要想充分發(fā)揮智能變電站繼電保護跳閘的作用，必須了解有限廣域繼電保護跳閘和全并聯(lián)AT供電模式跳閘保護等保護跳閘的實現(xiàn)模式，且在實際設(shè)計時，還需優(yōu)化繼電保護跳閘方案，結(jié)合實際需要選擇相應(yīng)的繼電保護跳閘運行模式，這樣才能實現(xiàn)保護跳閘的目的，減少停電事故給人們生活、工作帶來的不便，從而促進智能電網(wǎng)穩(wěn)步發(fā)展。

【參考文獻】

[1] 蔡小玲，王禮偉. 基于智能變電站的站域保護原理和實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報 ，2012（06）：128-133.

[2] 張文.電力專用交換機 應(yīng)用于智能變電站的分析和驗證[J]. 華電技術(shù)，2015（06）：13-17+77.

[3] 顧經(jīng)緯.智能變電站母線保護采樣、跳閘實現(xiàn)方式優(yōu)化研究[J]. 中國電業(yè) （技術(shù)版），2014（08）：8-11.