趙文龍

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局，廣東 珠海 519000）

1 工程案例

本文以某市市政規(guī)劃建設(shè)智能變電站項目為例，目前已有220 kV變電站原有主變設(shè)備兩臺，每臺主變設(shè)備的基礎(chǔ)容量參數(shù)為180 MVA，220 kV出線4回、66 kV出線10回，為了進一步滿足市政智能變電站建設(shè)要求，變電站需要增設(shè)兩臺主變，以保證每臺主變能達到240 MVA，且220 kV出線8回、66 kV出線26回。為此，對智能變電站繼電保護項目展開了全面升級改造。

2 220 kV智能變電站繼電保護具體方案

2.1 設(shè)計要求

在安全性與可靠性設(shè)計方面，220 kV智能變電站繼電保護工作中，要確保變電站在正常運行過程中不會出現(xiàn)繼電保護動作，并且能在一定程度上規(guī)避誤動產(chǎn)生的不良影響。建立可靠性繼電保護體系是指能在元件保護范圍內(nèi)及時對故障問題作出反應(yīng)，發(fā)送相應(yīng)的提示信號，建立完整、精準(zhǔn)的變電站運行監(jiān)管平臺[1]。在實時性方面，要求能夠靈敏地了解繼電保護范圍內(nèi)發(fā)生的相關(guān)故障，并配合短路點位置、類型以及過度電阻等相關(guān)信息建立合理有序的管控平臺，最大程度上預(yù)防220 kV智能變電站繼電保護不合理問題。在常規(guī)化檢測方面，要求能在準(zhǔn)確判定系統(tǒng)故障后有效縮小故障的范圍，并且切除故障，真正意義上提升線路與變電站設(shè)備安全管理的水平。

2.2 具體方案

在明確220 kV智能變電站繼電保護要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際應(yīng)用要求落實對應(yīng)的工作，從而提升保護水平，維持智能變電站常規(guī)化管理的實效性。

2.2.1 保護變壓器

在220 kV智能變電站繼電保護工作中，要對變壓器接線、接地?zé)?、電流參?shù)以及電壓參數(shù)等予以實時性檢測，從而保證相應(yīng)的保護工作順利開展，維持變壓器運行的規(guī)范性與安全性。另外，實現(xiàn)變壓器的非電量保護，借助就地直接電纜跳閘的處理方式，利用本體智能終端傳輸?shù)竭^程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)的方式實現(xiàn)信息的傳遞，配合測控裝置將信息匯總在站控層多媒體信息服務(wù)（Multimedia Message Service，MMS）網(wǎng)絡(luò)中，完整終端配置的具體要求[2]。220 kV智能變電站主變保護單套技術(shù)實施方案如圖1所示。

圖1 220 kV智能變電站主變保護單套技術(shù)實施方案

2.2.2 保護電容器

在電容器應(yīng)用過程中，要借助繼電保護完成電壓檢測，從而了解電容器的實時性應(yīng)用狀態(tài)，以維持綜合應(yīng)用效果，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，提升220 kV智能變電站綜合管理的水平。

2.2.3 高壓電動機開關(guān)啟動保護

在220 kV智能變電站常規(guī)化運行過程中，有源電壓數(shù)值不足及電源工作負(fù)荷參數(shù)較大的問題比較常見。此時，同步穩(wěn)壓電動機在電源同步繼電保護工作中會發(fā)揮重要作用，要借助非線性同步波沖擊與大電流等手段有效建立同步發(fā)動機同步繼電保護匹配方案，從而更好地提升220 kV智能變電站繼電保護的綜合運行效率[3]。

2.2.4 保護線路

220 kV智能變電站繼電保護能依據(jù)電壓等級等基礎(chǔ)信息評估接地方式的合理性與安全性，最大程度上確保接地線路相關(guān)故障維護工作的規(guī)范效果，提升線路保護的基本質(zhì)量，減少安全隱患。并且，220 kV智能變電站繼電保護要遵循雙重化配置原則，以確保每套保護系統(tǒng)都具備可靠、安全且完備的功能。其雙重化配置如圖2所示。

圖2 雙重化配置

2.2.5 繼電保護裝置

繼電保護本身就存在區(qū)別化功能，需要結(jié)合電力系統(tǒng)元器件的情況落實判定機制，若變電站間隔較多，則要利用分布式母線保護處理機制，如圖3所示。將網(wǎng)絡(luò)接口均勻分布到主單元與子單元中，建立面向間隔的保護體系，配合若干單元裝置，提升功能的時效性，并且保證電力系統(tǒng)能按照標(biāo)準(zhǔn)化流程有序開展相應(yīng)工作。

圖3 分布式母線保護

一般而言，接線難度與線路損耗正相關(guān)，接線越是便捷，對應(yīng)的線損及耗能就越少，因此采取保護單相的方式。220 kV電流速斷線路保護單相原理如圖4所示。

圖4 220 kV電流速斷線路保護單相原理

由圖4可知，電流繼電器KA接在電流互感器TA的二次側(cè)，動作后中間繼電器KM啟動，觸點閉合后QF跳閘，保證電路安全[4]。另外，在220 kV智能變電站繼電保護接線處理工序中，要確保接線過程的設(shè)計單元能滿足整個系統(tǒng)中總線路與子線路的運行要求，從根本上避免交叉問題造成的安全隱患，并且規(guī)避繼電保護運行質(zhì)量受限等問題。

2.2.6 保護發(fā)電機

在220 kV智能變電站繼電保護工作中，發(fā)電機保護配置工作非常關(guān)鍵。在發(fā)電機較為常見的故障中，定子繞組產(chǎn)生的相應(yīng)連鎖反應(yīng)會對系統(tǒng)常規(guī)化運行狀態(tài)產(chǎn)生影響，出現(xiàn)定子繞組過電流、對稱過負(fù)荷以及定子繞組過電壓等異常狀態(tài)。針對發(fā)電機保護的配置，要從主保護以及后備保護兩個方面入手。

一方面是主保護，主要是縱差動保護，借助霍夫電流定理（見圖5）比較發(fā)電機中性端與機端兩側(cè)電流參數(shù)，在正常運行狀態(tài)下，差動繼電器的電流為零，而在出現(xiàn)內(nèi)部故障后，差動繼電器會動作。借助差動保護就能及時了解相關(guān)問題，有效明確電機內(nèi)部繞組的相間故障或者是引出線的相關(guān)故障[5]。

圖5 霍夫電流定理

另一方面是后備保護，主要是單相接地保護。在發(fā)電機定子繞組任一點出現(xiàn)單相接地問題后，單相接地保護就能結(jié)合要求時限完成跳閘或信號處理。

除此之外，3次諧波電壓保護和零序過流定子接地保護等方式也都利用對應(yīng)的設(shè)施與技術(shù)處理方案，在維護智能變電站繼電保護規(guī)范要求的同時，完成發(fā)電機保護處理工作。

3 220 kV智能變電站繼電保護自動化升級方案

3.1 技術(shù)升級要點

3.1.1 監(jiān)測技術(shù)

應(yīng)用220 kV智能變電站繼電保護監(jiān)測技術(shù)就是對可能存在的故障問題予以實時性監(jiān)控，從而有效獲取相關(guān)裝置及元件的信息，確保監(jiān)控流程的規(guī)范性，能為繼電保護系統(tǒng)的運行與工作起到輔助作用[6]。首先，利用相匹配的監(jiān)測模塊，憑借傳感器等相關(guān)設(shè)置實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時性匯總處理。其次，搭配對應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用方案，保證監(jiān)控技術(shù)體系及時向數(shù)據(jù)處理中心提供變電站系統(tǒng)的相關(guān)信息。最后，整個變電站集中調(diào)度中心能按照具體操作更好地維持相關(guān)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用質(zhì)量[7]。

3.1.2 回路技術(shù)

回路技術(shù)主要是在220 kV智能變電站繼電保護回路體系中，對220 kV智能變電站繼電保護回路設(shè)計予以及時性的改進和完善。繼電保護操作回路是二次回路的基本回路，配合裝置的跳合閘指令能利用回路實現(xiàn)斷路器分合閘行為，充分落實現(xiàn)場調(diào)試的對應(yīng)內(nèi)容。二次繞組并列回路分析如圖6所示。

圖6 二次繞組并列回路分析

在220 kV智能變電站繼電保護體系中，一次回路與二次回路繞組的設(shè)計內(nèi)容非常關(guān)鍵?；芈返脑O(shè)計要嚴(yán)格按照繼電保護處理方案落實，保證I母線和I母PT線的規(guī)范性，維持PT檢修的效果，從而確保智能變電站實際功能得以優(yōu)化。在回路技術(shù)方案中，要充分發(fā)揮傳感器和檢測裝置的合理配置優(yōu)勢，從而保證操作指導(dǎo)的規(guī)范性，進一步強化智能變電站智能保護調(diào)試能力，也為220 kV智能變電站繼電保護自動化技術(shù)的實時性監(jiān)控提供保障，真正意義上打造更加便捷的自動化控制平臺[8]。

3.2 系統(tǒng)融合

3.2.1 組網(wǎng)升級

要對智能變電站組網(wǎng)方式予以集中的升級與優(yōu)化處理，因為傳統(tǒng)的變電站運行模式、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系不能完全適應(yīng)于智能變電站，所以在建設(shè)工作中要對其進行針對性的整改處理，并且結(jié)合220 kV智能變電站繼電保護的網(wǎng)絡(luò)組成模式予以優(yōu)化，才能匹配實際運營要求，發(fā)揮繼電保護裝置的應(yīng)用效能[9]。在網(wǎng)絡(luò)組成模式優(yōu)化升級的基礎(chǔ)上，差異化處理變電站各個層級結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模型，維持系統(tǒng)融合的規(guī)范性與科學(xué)性。

3.2.2 整合處理

將繼電保護、檢測儀器設(shè)備作為整合要素，在已有變電站系統(tǒng)相關(guān)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，確保信息收集與傳遞更加便捷規(guī)范。首先，要整合變電站內(nèi)部的設(shè)備配置，以便于繼電保護信息匯總及信息告警工作能第一時間匯總到數(shù)據(jù)處理中心[10]。其次，要對電量計算器系統(tǒng)予以綜合處理，在提升系統(tǒng)運行效率的基礎(chǔ)上，確保變電站管理水平更加規(guī)范。

4 結(jié) 論

在220 kV智能變電站繼電保護工作中，要結(jié)合技術(shù)要點及管理要求，在匹配使用方案的同時確保自動化處理技術(shù)內(nèi)容能發(fā)揮其實際價值，提高操作管理的實效性，也為智能變電站實現(xiàn)多元智能化管理提供支持，促進變電站可持續(xù)發(fā)展。