孫亞宏

（西山煤電西銘礦， 山西 太原 030053）

引言

伴隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電能的需求不斷增大，智能變電站也不斷增多。為了能夠充分滿足人們生產(chǎn)生活的需要，需要針對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行繼電保護(hù)配置。我國(guó)針對(duì)500 kV 的智能變電站繼電保護(hù)工作不斷完善，進(jìn)行了新型繼電保護(hù)配置方案的設(shè)計(jì)。本文針對(duì)500 kV 智能變電站繼電保護(hù)配置進(jìn)行了分析介紹。

1 智能變電站同傳統(tǒng)變電站的區(qū)別

1.1 變電站結(jié)構(gòu)的區(qū)別

傳統(tǒng)類(lèi)型的變電站不具備明顯的特點(diǎn)，尤其是沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中的一次設(shè)備以及二次設(shè)備的連接都是靠電纜進(jìn)行硬連接，與后臺(tái)的通信都是采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信傳輸。在500 kV 智能變電站中的每一個(gè)設(shè)備都被連接到網(wǎng)絡(luò)中，每一層保護(hù)都通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與傳輸，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，可對(duì)智能化繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)提供保證[1]。

1.2 二次設(shè)備的布置方式的區(qū)別

在傳統(tǒng)的變電站中，進(jìn)行微機(jī)保護(hù)，需要將電流檢測(cè)設(shè)備、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化設(shè)備、保護(hù)設(shè)置等相關(guān)組件集成，通過(guò)對(duì)電流、電壓等信號(hào)檢測(cè)經(jīng)過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)提供給保護(hù)系統(tǒng)。而在500 kV 智能變電站中，通過(guò)對(duì)一次設(shè)備以及二次設(shè)備進(jìn)行重新功能設(shè)定，將傳統(tǒng)的保護(hù)裝置與A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)備合并形成合并組件，將其安裝在TA 和TV 周?chē)鶾2]。

1.3 保護(hù)接口的區(qū)別

傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)需要提供5 A 電流信號(hào)或者100 V 電壓信號(hào)的模擬輸入，但是在500 kV 的智能變電站的保護(hù)系統(tǒng)接口中，同時(shí)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口以及GOOSE 模式下的SV 接口和GOOSE 接口。

1.4 通信規(guī)約和對(duì)時(shí)方式的區(qū)別

在傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)中，所采用的通信規(guī)約為IEC-103，而在500 kV 智能變電站采用的通信規(guī)約為IEC-61850；在傳統(tǒng)變電站中采用的對(duì)時(shí)方式為有源對(duì)時(shí)或者無(wú)源對(duì)時(shí)，而在500 kV 智能變電站采用的對(duì)時(shí)方式為1588 對(duì)時(shí)或者B 碼對(duì)時(shí)[3]。

2 智能變電站繼電保護(hù)優(yōu)點(diǎn)

1）在智能化變電站中，通過(guò)運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)層次實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的配合，實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享以及通信交互。在過(guò)程層中可以實(shí)現(xiàn)變壓器等附屬線路的繼電保護(hù)進(jìn)行分層配置，實(shí)現(xiàn)與MU 智能交互，無(wú)需使用交換機(jī)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息資源的獲取。對(duì)于系統(tǒng)母線的繼電保護(hù)配置可以在間隔層實(shí)現(xiàn)，需要借助交換機(jī)輔助完成對(duì)相關(guān)設(shè)備信息的獲取。在站控層可以實(shí)現(xiàn)后臺(tái)的運(yùn)行維護(hù)。

2）在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，主設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的有效保護(hù)，并且保護(hù)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)脫機(jī)運(yùn)行。在對(duì)線路中的關(guān)鍵部位進(jìn)行繼電保護(hù)中，可以不通過(guò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)間隔信息的獲取，通過(guò)與MU智能設(shè)備之間進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)脫機(jī)作業(yè)。利用這種方式進(jìn)行信息交換可以避免因發(fā)生網(wǎng)絡(luò)不暢或者網(wǎng)絡(luò)中斷而發(fā)生無(wú)法通信的問(wèn)題，不會(huì)對(duì)信息的交換產(chǎn)生影響。

3）在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要對(duì)各部分的保護(hù)閾值進(jìn)行重新設(shè)定，以此來(lái)避免變電站中由于直流系統(tǒng)接地而導(dǎo)致系統(tǒng)繼電保護(hù)誤動(dòng)作現(xiàn)象。在傳統(tǒng)繼電保護(hù)中，對(duì)系統(tǒng)保護(hù)閾值的設(shè)定需要專(zhuān)用設(shè)備專(zhuān)人操作才能完成，而在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，可以通過(guò)人為調(diào)整，也可以通過(guò)與母線或其他線路相結(jié)合進(jìn)行保護(hù)閾值的確定和調(diào)整。

3 智能變電站繼電保護(hù)配置

3.1 分布式母線保護(hù)配置

變電站中不同等級(jí)電壓配電裝置的連接是通過(guò)母線進(jìn)行的間隔連接，通過(guò)母線實(shí)現(xiàn)能量的匯總、分配以及傳遞，在變電站中母線故障是系統(tǒng)最嚴(yán)重的故障。傳統(tǒng)的母線保護(hù)主要存在連接復(fù)雜、易受干擾、在形式上不易拓寬，而采用分布式母線保護(hù)需要具備過(guò)程層作為間隔，從而可以實(shí)現(xiàn)分散處理能力，是目前發(fā)展的趨勢(shì)[4]。

采用分布式母線保護(hù)需要保證嚴(yán)格的信息一致以及通信標(biāo)準(zhǔn)一致，這在傳統(tǒng)的變電站中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而在智能變電站中，由于所采用的的通信是由因特網(wǎng)以及智能斷路器實(shí)現(xiàn)的，因此可以實(shí)現(xiàn)信息一致以及通信標(biāo)準(zhǔn)的一致?；诜植际侥妇€保護(hù)需要針對(duì)保護(hù)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，并且在保護(hù)系統(tǒng)中無(wú)需使用出口繼電器以及負(fù)壓閉鎖單元等設(shè)備，母線保護(hù)是需要在各種間隔中單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的，如果只是針對(duì)本間隔斷路器實(shí)現(xiàn)跳開(kāi)，對(duì)其他集中保護(hù)設(shè)備無(wú)法形成保護(hù)，需要利用中央處理單元以及間隔單元進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)分布式母線保護(hù)。

3.2 主變壓器智能保護(hù)配置

根據(jù)繼電保護(hù)相關(guān)要求，在智能變電站中針對(duì)變壓器的保護(hù)需要使用兩套保護(hù)配置，也就是采用一主一備的形式進(jìn)行配置，并且后備保護(hù)需要采取與主保護(hù)相同的配置方式進(jìn)行配置。當(dāng)采用這種保護(hù)方式進(jìn)行配置的時(shí)候，兩側(cè)的合并單元以及智能終端都需要兩套配置，并且需要將中性點(diǎn)電流以及間隙電流匯入到相應(yīng)的合并單元。對(duì)變壓器采用直接采樣的形式，并將斷路器連接，通過(guò)GOOSE 網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)各段斷路器以及閉鎖備自投設(shè)備進(jìn)行通信，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收到保護(hù)失靈信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)失靈保護(hù)側(cè)的斷路器跳閘。智能變電站變壓器高壓、中壓、低壓側(cè)的合并單元獲取的電流、電壓信號(hào)可以通過(guò)單相發(fā)送的形式被直接傳送到SV 網(wǎng)絡(luò)，而SV 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與保護(hù)裝置側(cè)不通信，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的直接采樣。高壓、中壓、低壓側(cè)智能終端需要同時(shí)與GOOSE網(wǎng)絡(luò)以及變壓器保護(hù)系統(tǒng)相連，保護(hù)裝置通過(guò)智能終端的控制實(shí)現(xiàn)跳閘。

3.3 輸電線路智能保護(hù)配置

在智能變電站中，針對(duì)線路的保護(hù)需要根據(jù)站內(nèi)的測(cè)控以及保護(hù)功能進(jìn)行集成化處理，并根據(jù)間隔需要進(jìn)行配置。在線路保護(hù)中可以實(shí)現(xiàn)直接采樣并實(shí)現(xiàn)斷路器斷閘功能，通過(guò)GOOSE 網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)斷閘以后的重合閘操作。如圖1 所示，在保護(hù)間隔內(nèi)進(jìn)行信息交互是通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的方式進(jìn)行的，合并單元與智能終端直接連接，通過(guò)保護(hù)裝置與合并單元的功能集合可以實(shí)現(xiàn)直接采樣以及數(shù)據(jù)傳輸功能，另外集合以后的裝置與智能終端配合可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳閘功能。在線路以及母線上安裝電子式電壓互感器，檢測(cè)信號(hào)進(jìn)入合并單元后相關(guān)數(shù)據(jù)被傳輸至測(cè)控系統(tǒng)以及SV 網(wǎng)絡(luò)。

圖1 線路保護(hù)實(shí)施方案

4 系統(tǒng)保護(hù)配置方案

近些年，智能變電站技術(shù)取得了非常快速的發(fā)展，這對(duì)于IEC61850 規(guī)約的進(jìn)一步運(yùn)用提供了平臺(tái)，變電站內(nèi)電器設(shè)備及元件之間可以進(jìn)行信息交互，為智能變電站實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)信息的共享提供了保障，從而為全系統(tǒng)保護(hù)方案的配置提供了可能。如圖2 所示，該配置方案需要為每個(gè)設(shè)備的繼電保護(hù)配備保護(hù)屏以及測(cè)控屏，并且需要對(duì)配電系統(tǒng)的變壓器、線路等重要設(shè)備進(jìn)行雙重保護(hù)，兩套方案要獨(dú)立發(fā)揮功能。這種保護(hù)方案簡(jiǎn)單明了，可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)數(shù)據(jù)的共享，是今后繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)。

圖2 系統(tǒng)保護(hù)配置方案圖

5 結(jié)語(yǔ)

隨著對(duì)電力需求的不斷增長(zhǎng)，電力設(shè)備的建設(shè)力度不斷增大，為了能夠確保變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要制定科學(xué)合理的繼電保護(hù)方案，本文對(duì)500 kV 智能變電站繼電保護(hù)配置進(jìn)行的詳細(xì)分析，以及對(duì)繼電保護(hù)方案的簡(jiǎn)要說(shuō)明，可為做好智能變電站的繼電保護(hù)工作提供參考。