110kv 智能变电站配电保护配置

郑权伟

苏州供电公司

随着国家经济的发展，电力网络系统的智能化受到了广泛的关注，尤其是在现代科技的带动下，智能电网已经成为我国电力网络系统发展的方向，它是一种集高新技术为一体的电力网络系统，系统内部以变电站为整体电网的节点，对整体电网的有效运行以及电压变化都具有重要作用。随着世界经济发展模式逐渐朝向环保方向，并逐步走向信息化与数字化平台，智能电网的出现成为了现代电力网络系统发展的必然产物，且它相比传统常规变电站具有范围广、深度强、层次复杂的信息处理优势，深受各国电力网络领域的热爱。

1 110kv 智能变电站概述

智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。

智能变电站是一种开放式，且内部具有多层级结构的分层式系统，主要是由站控层、间隔层以及过程层构成。内部信息通信标准采用IEEC61850 为主，站内的所有信息经过专业的手段进行收集处理后具有共享性与唯一性，利用专业手段进行处理后可以保证信息的完整性，实现了信息的唯一性。

站控层主要的构成内容是中央主机与远程通信装置，且配合使用不同的二次功能站，可以为站内的人员提供有效的人机联系界面，从而实现最有效的控制间的间隔。采用该系统结构可以对整体电网系统实施监控，将监控中的数据流传输到管理中心，实现远程调度与控制。

此外，过程层内部结构包含电子式互感器、合并单元以及智能单元，其主要功能在于完成二次系统与以此设备之间的关联，在电网运行过程中进行电气量的数据收集，配合整体系统进行动态性的监控。

智能变电站相比常规变电站内包含一些新型设备，包括电子互感器、合并单元以及职能单元等，系统内部采用了大量的交换机，内部结构系统主要采用二次接线设计，整体电路都进行光缆的铺设，完成系统建构。

2 保护配置原则

110kv 变电站相比其他更高等级的变电站，其内部的结构设计较为简单，且采用单一的接线形式，因此，在对该变电站施加继电保护技术时，应该根据国家规定进行配置。

110kv 智能变电站的继电保护方案，应该以选择性、灵活性与可靠性为核心标准，且内部的过程层SV 网、GOOSE 网以及MMS 网应该保持独立性，且网络系统之间的接口应该按照不同的技术指标实现独立。从设备角度而言，110kv 智能变电站内部的线路主要采用双母线或单母线，并配合使用分段技术进行线路的连接，它可以完成整体电路电子式的接通，这就需要在电路环节部分设置相应的电压互感器，尤其是在不同的线路以及变压器间隔部分，安装三相电子式电压互感器，尽可能利用先进的技术，测量不同的电路电流量以及电压比率，从而根据电路实际情况安装相应的电流互感器与电压互感器。

此外，110kv 智能变电站因其电压等级相抵较低，因此，应该采用动态控制与测试为一体的保护装置，一般选择具集成性的保护装置，且内部具有独立的智能终端服务器，安置单独配套的装置才能保证继电器保护系统的正常运行。

在不同结构的变压器内部应该根据单元结构选择放置冗余配置，而其他得间隔区域则放置单套配置，这样整体变压器的电路保护就形成了独立的保护回流，有效的保护了整体电路的有效性与完整性。在智能变电站中，设置独立的记录分析装置，动态跟踪记录电路系统中存在电流量，并汇集合并单元以及过程层GOOSE 网络内部的信息资料，将数据信息通过专用的数据传输渠道传输到数据模型处理库中，完成对数据的最终处理，统借助录波器与网络报文几率来分析整体电路系统中的数据资料，将SV、GOOSE、MMS 网络中的数据信息进行整合处理，并要保证各个控制器之间的独立。

3 配电保护配置方案

根据相关规程要求及上述配电保护配置的原则内容，可从线路保护、变压器保护、母联保护等方面入手设计配电保护配置方案。

智能变电站线路保护配置

对于110kv 智能变电站而言，其站内保护和站内测控功能应实现统一设计，单套配置上要保留间隔，线路保护上要对断路器进行直采直跳形式，在启动断路器功能上要将失灵、重合闸等功能与GOOSE 网络实现链接。首先，线路间隔内的保护测控装置均采用点对点的方式进行链接和传输，并直接连接合并单元、智能终端，实现GOOSE网信息交换。其次，保护测控装置不能依赖GOOSE 网，而要通过与智能终端连接来实现直接跳闸功能，通过与合并单元连接并进行数据传输来实现直接采样功能。再次，要在线路和母线上安装电子式互感器，以获取电流电压信号，并接入合并单元，等数据打包后再通过光纤传输，送到SV 网络和保护测控装置。最后，跨间隔信息应采用GOOSE 网络传输方式来接入保护测控装置。

智能变电站变压器保护配置

对于110kv 变压器而言，其电量保护应采取双套配置方式，并保持主配置与后备配置一体化。若条件特殊需将二者分开配置，至少要保证二者在测控装置上实现一体化。在采用双套保护配置时，其各侧合并单元及智能终端均应采用双套配置，保证中性点电流和间隙电流均能并入相应侧合并单元。

其中，变压器保护首先应对各侧断路器进行直采直跳方式，采用GOOSE 网络实现对跳母联、分段断路器及闭锁备自投、启动失灵的传输。其次，为实现失灵跳功能，应通过GOOSE 网络接受失灵保护跳闸命令，实现变压器各侧断路。再次，为实现信号直采功能，要保证变压器各侧合并单元能将电流电压信号直送SV 网和变压器保护装置，但变压器保护装置并不直接从SV 网络读取数据。最后，对于主变高中低压侧的职能终端应进行冗余配置，而主变本体职能终端应进行单套配置。主变本体职能终端应具有主变本体/有载开关非电量保护、上传本体各种非电量信号的功能。变压器非电量保护应现场配置本体职能终端，现场直接电缆跳闸，其中非电量动作报文、调档和接地刀闸控制信息应通过GOOSE 网进行传输。

智能变电站母联保护配置

分段保护装置应不通过网络数据直接连接合并单元实现直接采样功能，还应不通过网络数据交换直接连接智能终端实现直接跳闸功能。同时，用于保护装置、合并单元和智能终端等设备的GOOSE 网和SV 网要保持相互独立，分别实现跨间隔传输信号功能。另外，110kv 分段保护跳闸通常采取点对点方式实现直跳，主变保护等其他跳分段则采用连接GOOSE 网络的方式，而母联保护的启动母线适龄也可通过GOOSE 网络传输信号进行采样。

智能变电站低频低压减载保护配置

设置低频低压减载保护装置是保证变电系统安全运行的有效手段，通常依据网络采样和网络跳闸方式对其进行配置装。低频低压减载保护一般通过SV 网接收来自母线PT 合并单元的电压采样信息并进行逻辑判断，并通过GOOSE 网发送关各母线开关跳闸的信息，各开关职能终端依据所接收的GOOSE 信息在各开关间隔中启动相应动作。相对于过去过多使用二次电缆现象，网采网跳配置方案更符合现代电网的绿色环保理念。

4 结语

随着我国社会经济发展和高新技术在各行业的广泛应用，变电站建设也逐步走向了数字化和智能化。该两项技术的投入使用对智能变电站的发展起着重要的推动作用。智能电网代表了现代全球能源产业发展的新方向，代表了电网未来发展的主攻方向，而继电保护措施是智能电网构件中重要的二次设备。随着变电站实践的通用对象GOOSE 通信技术的应用，在同一标准平台上就可实现共享实时信息数据，并让继电保护配置和二次接线设计得到了有效简化。