论110kV智能变电站中数字化继电保护的应用

温敏明

【摘 要】数字化变电站可看做是从传统变电站到智能变电站的中间过渡状态，以推广遵循IEC61850标准的智能电子设备和电子式互感器为基础，促进变电站的数字化改造。为此，在这里本文针对110kV智能变电站中数字化继电保护的应用进行了简单分析与探讨。

【关键词】110kv智能变电站；数字化继电保护；应用

【中图分类号】TM774 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0336-01

在新的历史时期，南方电网公司强调要把握专业化、服务型的总体要求，紧紧围绕新的政策和电网技术规范，对电网数字化和继电保护进行进一步的建设与改造，促进电网建设的经济效益和社会效益的提升。因此，对110kV智能变电站中数字化继电保护的应用的探讨有其重要性和价值。

一、110kV线路继电保护和自动装置配置

数字化变电站可看做是从传统变电站到智能变电站的中间过渡状态，以推广遵循IEC61850标准的智能电子设备和电子式互感器为基础，促进变电站的数字化改造。智能变电站则在数字化变电站的基础上，进一步增加高级应用，完善变电站的智能化应用与管理。根据110kV智能变电站中的实际情况，继电保护和自动装置配置有：

1.互感器

用电子式互感器替代常规互感器，大幅增强了数据采集装置的数字化、智能化，通过其感应作用，能够随时感应电路中的带时限过流保护、电流速断保护要求过流时限>0.5s时装设、纵联差动保护要求电流速断要满足灵敏性要求时装设。目前，先进互感器目前主要有ECT（罗氏线圈）、OCT（光电）、LPCT（低功率线圈）三种，通过其保护功能，实现双重保护，在定值出现出现错误保护时，另一套保护还可以运行。

2.线路设置

线路按单侧电源放射式单回路。无时限电流速断保护从自重要配电所引出的线路装设、带时限速断保护要在当无时限电流速断保护不能满足选择性要求时装设、过电流保护、单相接地保护根据需要进行安装。当过流保护的时限不大于0.5-0.7s，且没有保护配合上的要求时，可不装设电流速断保护。

3.母线分段断路器

4.智能型空气断路器

空气断路器的工作原理：以空气或者空气气流为灭弧介质的断路器，是空气断路器。断路器断开电流时，在断开的两个触头之间会产生电弧，设计中利用电弧电流产生的电磁力，将电弧拉长至灭弧栅内，从而使得电弧迅速冷却而灭弧；或者，当触头拉开出现电弧时，用一股强烈的空气气流吹向电弧，而得电弧拉长并冷却，从而最终灭弧。智能型空气断路器的反时限保护与热磁断流器相似，仅是用电子信号代替了热磁脱扣信号。设计时可根据线路的具体要就确定保护参数，在选型相匹配的断路器，断路器的生产厂家有提供断路器的反时限保护曲线。

二、110kV智能变电站中数字化继电保护的应用

1.网络组网方案

目前南方电网各厂家开关量的数字化方面均使用了GOOSE作为传输手段，在GOOSE的传输上均采用了以太网方式，统一性较好。在模拟量的传输上有采用光纤串口和光纤以太网两种方式传输采样值SMV报文，按照IEC61850标准的推荐，采样值报文传输应该使用以太网实现，各厂家应该按照IEC61850的推荐进行数字化变电站的工作。

2.线路保护

在110kV智能变电站中，线路保护主要是通过直接跳断以及直接采样的方式进行，避免其保护装置重合闸的失灵，另外，二次定值，需要知道一次正常工作电流，折算到二次测，经过计算得出。在保护装置中输入定值即可。注意二次电流互感器1A和5A之分。因为故障情况下的电流远大于正常电流而且电动机启动时的电流是正常工作中的5-7倍，而短路时电流更大，一般CT能线性到20倍的额定电流。为了能分辨电动机状态（启动或故障）而整定定值，要求有一定的上限。如果是用的二次输出为5A的CT ，最好保护最大整定能到99A，因为电动机启动过程中电流为 正常工作中的5-7倍，就按最小5倍算，二次电流也有25A，而保护正常整定范围在20A，而短路电流也超过20A（二次电流）可能会发电保护拒动或误动的情况，建议用二次额定输出为1A的CT，或选装置能整定到99A的综合保护装置。

3.变压器保护

继电保护一般用在电力系统发电配电输电保护中，基本都是高压。继电保护设备及配套设备，主要的作用是纵联差动保护，这也是变压器的主保护，保护动作电流的整定，并且实现外部相间短路引起的变压器过电流保护以及外部单相接地保护和变压器温升保护。其中，纵联差动保护是三相不平衡电流保护；外部过电流保护就是防止短路等故障引起的电路流过大的保护；接地保护，这是工作接地保护，为了让电路能够正常的工作，防止接地故障引起系统影响；防止温度过高引起爆炸。

4.母线保护

110kV智能变电站中，系统采用单母线或者双母线接线时，对于母线保护而言加入CT是装载出线的开关线路侧，选择电流互感器变比，通过双回线路继电保护的配置及继电保护整定计算，形成一个电路二次回路断线闭锁装置，该装置应能在线路发生故障时开发保护，电压互感器二次回路断线时能闭锁保护。

在系统中，通过分段保护方案的实施，使得整个保护装置的结构更加简单，在进行网络数据交换时，通过智能单元、保护装置以及智能终端，实现所有数据和信号的跨间隔传输。

三、数字化继电保护的现状及发展

数字化变电站自动化系统是全新的、网络化、智能化、分布式的保护与控制系统，它除能够完成现有常规监控系统的监控、保护等功能外，还能够对数据信息分层、分流交换自动化，真正能实现数据信息资源共享，和上、下系统进行互联。110kV的继电保护目前算是比较成熟的，在南方地区的应用已经趋于稳定，即便是最新出现的数字化变电站所用的数字化保护。

南网科研院，也根据该通知制定了相应的细化落实执行工作方案，接下来公司生技部将跟踪工作方案的执行和落实。虽然110kV智能变电站中数字化继电保护处于国际领先地位，很多保护现状已经出口国外，数字化保护也对继电保护有一定的影响，但依旧没有做到根本性改革和应用，基本上还是在传统逻辑上的改进，因此，要想促进继电保护硬件的构架、处理能力等有所发展，保护就地化与网络化或许是个趋势。

目前的智能变电站的内涵已经远远超出了数字化变电站，继电保护和自动化合并的趋势越来越明显，实现的方式与传统方式比有很大的变化，二次接线会减少，数字通讯的方法会在该领域广泛应用，在未来的几年内，南方电网的继电保护发展趋势：一方面会从应用上，向高可靠性、简便性、开放性、通用性、灵活性和动作过程透明化方向发展。另一方面，从原理上讲，会向智能化、模块化、网络化和综合化方向发展，数字化继电保护的普及会更加迅速，真正能实现数据信息资源共享。

总结：

总而言之，在110kV智能变电站中，数字化继电保护的应用，其特征表现为设备智能化、建模标准化、通信网络化、运行管理自动化，一方面，提高电网的可靠性，保证电网供电的安全性，另一方面，通过对继电保护系统的优化重组配置，大大提升了继电保护的可操作性，因此，110kV智能变电站中数字化继电保护应用前景广阔。

参考文献：

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