智能变电站区域差动保护技术研究

2013-08-18宋保泉张延鹏张武洋

东北电力技术 2013年11期

宋保泉，张延鹏，张武洋

(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁沈阳 110006)

智能变电站普遍采用电子式互感器，电子式互感器技术相对不够成熟，现场运行故障率较高，而常规电流互感器 (TA)在运行中也有一定的故障率［1］。变电站一次间隔TA故障时，相应一次间隔必须立即停电检修，造成变电站停电损失［2］。智能变电站以信息共享为主要特征，间隔层可获得变电站内全部的电流量和出线对侧电流量［3］。因此，在包括变电站全站及所有出线的范围内，实现区域性差动保护，避免TA故障时，一次间隔停电检修，以此提高智能变电站一次设备利用率和变电站供电可靠性。

1 区域差动保护原理

1.1 保护原理

区域差动保护是在智能变电站全站信息共享的基础上，实现对变电站全站及所有出线范围内扩充式差动保护，对各线路及变压器差动保护有效后备。保护范围如图1所示。

典型变电站主接线如图1所示，范围1虚线框内为母差保护的保护范围，范围2为区域差动保护的保护范围。根据图1所示，相比较母差保护的保护范围，区域差动保护的保护范围延伸到所有与母线连接的线路和变压器的末端，实现了母线、线路、变压器整体的区域保护。

图1 区域差动保护的保护范围

智能变电站是以全站信息共享为主要特征，区域差动保护以信息共享为基础，保护装置可以从过程层网络中得到全站包括线路对侧的所有电流向量。正常运行时，区域差动作为母线差动保护、线路差动保护、变压器差动保护的后备。当母线上某一个TA故障时，母线差动保护和相关元件差动保护退出，由线路对侧TA或变压器低压侧TA构成区域差动保护。当母线上两个以上TA故障，区域差动保护不适用。

1.2 线路间隔TA退出运行保护动作原理

当线路间隔TA发生故障，但一次系统无法暂停供电时，利用线路对侧TA与母线上其他未故障TA共同构成母线与线路的差动保护。保护范围如图2所示。

图2 TA2故障时区域差动保护的保护范围

如图2所示，当TA2故障退出运行时，母线差动保护和线路1差动保护退出，由TA3、TA4、TA5、TA6(TA6为线路对侧TA)构成区域差动保护，保护范围为母线和线路1全长。

此时区域差动保护应读入线路1的线路保护定值和参数，对线路电容电流进行补偿，保证正常运行时无差流。区域保护利用TA3、TA4、TA5的合流进行线路1保护的失灵保护、距离保护、零序保护、测距、重合后加速等逻辑的判定，保证线路1的后备保护和自动功能的完备。母线或线路1发生故障时，由区域差动保护动作跳开线路1所连接的母线和线路1。

1.3 变压器间隔TA退出运行保护动作原理

当变压器间隔TA发生故障，但一次系统无法暂停供电时，利用变压器对侧TA与母线上其他未故障TA共同构成母线与变压器的差动保护。保护逻辑如图3所示。

图3 TA8故障时区域差动保护的保护范围

如图3所示，当TA4故障退出运行时，母线差动保护和变压器1差动保护退出，由 TA2、TA3、TA5、TA8(TA8为变压器低压侧TA)构成区域差动保护，保护范围为母线和变压器。

此时区域差动保护应读入变压器1的变压器保护定值和参数，区域差动保护投入涌流闭锁功能，保证在合应涌流下，差动保护不误动。区域保护利用TA2、TA3、TA5的合流进行变压器的失灵保护、距离保护、复压过流保护、方向零序保护、启动风冷、闭锁有载调压等逻辑的判定，保证变压器1的后备保护和自动功能的完备。母线或变压器1发生故障时，由区域差动保护动作跳开变压器1所连接的母线和变压器1。

2 区域差动保护实现需解决的问题

2.1 区域差动保护的TA接入方式

区域差动保护投入时，需要对全站TA电流和对侧线路TA电流量进行采集。在变电站间隔过多、直接采样的组网方式情况下，如果全部电流量接入装置，会造成装置光口数量过多，发热严重。因此在过程层为网络采样的条件下，站域差动保护易于实施，如图4(a)所示。在过程层为直接采样的条件下，线路对侧电流 (或变压器低压侧电流)需接入本侧线路间隔合并单元 (或本侧变压器间隔合并单元)，由本侧间隔合并单元实现同步后，引入区域差动保护，如图4(b)所示。