智能化变电站的继电保护方案分析

史天翔 董桐宇

国网长治供电公司 山西长治 046011

智能化变电站的继电保护方案分析

史天翔 董桐宇

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本文分析了智能化变电站存在的技术优势，探讨了智能变电站继电保护的配置和原则，具体的保护方案。

智能化变电站；继电保护；方案

一、智能化变电站存在的技术优势

1、智能的变电站在保护装置方面采取统一的通信准则，通信方面的准则也是通信的规范在设备的行为和设备的描述性方面的特征以及数据方面的命名，数据定义和通用配置语言方面都属于这个通信准则的范围之内，它和传统的相关标注进行比较的话，很明显的可以得出一个简单的通信规约，这是整个数字化变电站自动化系统的一个标准，为了加强对设备之间可操作性，就可以在不同的厂家之间实现无漏洞的连接，也就是让变电站的自动化系统中的对象通过这样的系统建立起统一的模型。运用MMS功能运用到装置和后台之间，进行数据方面的交换也就是整个间隔层的部分，SMV的需要服务到采样值方面的传输也就是在整个过程层的部分。

2、电子式的互感器，把传感的模块和整个合并单元两个部分，共同构建成为一个电子式特征的互感器，整个传感器的模块还可以叫做远端的模块，在对高压一次侧进行安装的时候，需要对于一次侧电压电流方面进行实际的采集，以及有序的转换之后，转变成为数字的信号，在整个二次侧安装合并的单元，对于合并处理器方面，各个相远端模块进行信号方面的传输，在整个智能的变电站之中，把二次元设备与电子式互感器之间的接口，以及相关的装置进行合并，让它们行使各自的职责，对于合并的信号以及同步的数据、信号方面的分配以及供电，和传统的电流、电压互感器之间进行对比，整个电子式电压方面的互感器以及电流方面的互感器，本身具有宽频带而且动态测量范围很大，它还不含铁芯具有很高的测量准确度，能够实现很好的传输方面的性能。

二、智能变电站继电保护的配置和原则

1、继电保护设备作为智能电网变电站的重要组成部分，在满足灵敏性、选择性、速动性、可靠性要求的前提下，可将其配置分为过程层和变电站层二个方面内容；过程层：一次设备配置独立的主保护，就近下放安装或和一次设备实现一体化，各间隔保护实现分布式安装，双重化配置；变电站层：后备保护集中式配置，站内各电压等级统一集中配置，集中式后备保护采用自适应和在线实时整定技术，同时具备广域保护的接口，能够实现广域保护的功能，也是双重化配置。

对于一次设备，过程层配置单独主保护，如果该设备是智能设备，那么保护设备是可在设备内部安装，否则可将保护设备、合并器与测控设备等安装在离设备较近的汇控柜中，以便简化设备的运行及维护。全站通过以太网统一传输GOOSE和采集量。除了分布式保护之间的数据实现同步，无需IEEE1558外，其余系统全站都运用IEEE1588对时。

该方案不仅简化全站保护，同时也大大缩短了保护与被保护设备间的距离，可避免通信链路，如跳闸及采样等不可靠性引起的保护功能失效。这样的话，全站网络带宽的消耗将集中在录波及监控上，而继电保护的网络消耗将减少。

2、以110kV变电站为例，该站的连接，变电站电压等级更高的对比度，连接形式及设备相对简单。保护配置只需要满足以下几点：

(1)对传统继电保护，选择性，灵敏可靠，快速等四项性能要求，被称为“四性”。智能变电站继电保护，继续满足“安全要求四性能”等实际工程的要求。

(2)110kV变电站以上的电压等级高，为两段连接形式的双和单总线，具备一定的条件，可以安装电子式电流、电压互感器。

(3)变电站110kV电压等级高，基于SE/GOOSE网络中网络层，站控层和MMS的网络之间互不十扰，每个网络访问保护，每个数据之间的控制器是独立的。

(4)110kV及以下电压等级变电站在接地安装保护装置，可与智能终端功能的集成。

(5)为保护和监控装置，110kV变电站电压等级低。

(6)对主变压器，合并单元，每一方应进行冗余配置，用于配置单套以及其他合并单元之间的间隔，110kV变电站电压等级低。

(7)所有的合并单元，过程层网络信息应被记录，并记录故障记录和分析网络报告记录。数据接口控制器和记录装置对应，MMS和GOOSE网络应该是互不干涉。

3、继电保护过程层

智能变电站的继电保护，重要的过程层设备，设备，部件和设备。具有快速跳闸功能的装置的主保护配置，包括线路保护，变压器保护、母线差动保护。智能变电站线路保护中应采取的保护和监控设备的运行状态的监控，与变电站靠近变电站继电保护，和一个单一的组分配根据间隔。

线路保护与控制装置不仅和GOOSE网络链接交换信息，而合并单元和智能终端实施一个点对应的点连接。保护与控制装置的变电站将不通过GOOSE网络将数据传送到其他单元，但直接将采集的数据传输到终端，并直接向开关控制。由于线和总线的电子变压器，在控制信号，可以通过合并单元封装，将控制信号发送到SV单元，从而实现保护监控功能。此外，区间数据可以保护测控装置通过相应的传入的GOOSE网络.

4、智能变电站中的变压器保护分布式双套配置，就是主保护与后备保护装置，如主、后备保护单独的配置，后备保护应与集成控制装置一同时要彼此合并单元，智能终端配置相应数量，保护直接对变压器各数据进行采样分析，直接跳开各侧断路器；其他如启动失灵及其他保护配合信号由GOOSE网络进行数据和信息传输变压器非电量保护就地直接通过电缆接入断路器跳闸，现场配置智能端，跳闸、控制等信号通过光纤上传上GOOSE网络。

5、智能变电站的分段保护配置与线路保护相似，保护单元分别和合并单元直接相连，与智能终端直接相连，不需要通过网络进行信息及数据的交换，各自都实现直接数据信息采样及跳开断路器的功能。跨间隔信号经过互不干涉的GOOSE及SV网进行传输。分段保护单套配置，宜采用保护测控一体化设备。保护可直接跳分段断路器，其他保护联跳分段可通过GOOSE网相连实现，母线启动失灵等情况也可通过GOOSE进行传输。

但是在整个智能化的变电站中运用了GOOSE网络之后，就会出现二次回路存在被虚拟化的情况，为了时刻准确了解二次回路的情况是否良好，就可以在GOOSE网络之后连接相关的告警功能，也就是在整个装置进行正常运转的情况下，间隔五秒左右出现一次心跳的报文，如果连续出现了二十秒没有收到心跳报文的情况，那么相关的接受保护装置在对后台进行监控的时候，就会发出相关的GOOSE网络连接方面的告警信号。采用网络来替代电缆的方式就可以运用网络报文的形式，实现信号传输回路方面的自检。这样就实现了对传输回路实际状态的检修防治，在传统电缆回路出现接触不可靠的情况下，不能进行自检，这就会大大的降低运行变电站的实际维护工作的任务量，以及增加维护需要的成本。

总之，智能化变电站是未来变电站发展的方向，实现自动化和网络化才能不断实现创新和提高。与现今使用的继电保护，在实现的方式上面存在着本质的区别，需要在实践的基础上进行不断的探究和学习。

[1]宋小舟.基于数字化变电站过程层的分布式母线保护的研制.[J].电力系统自化，2011.