110kV数字变电站继电保护研究

黄智英+柴春花

摘 要：在变电站自动化领域中，微机保护与测控技术得到了迅猛发展及广泛推广，伴随电子式互感器技术的不断发展完善，智能开关的应运而生，IEC61850标准的推出，促使变电站自动化不断朝数字化方向发展。文章通过阐述数字变电站内涵特征，分析110kV数字变电站继电保护原则，对110kV数字变电站继电保护实践展开探讨，旨在为如何促进我国电网事业有序健康发展研究适用提供一些思路。

关键词：110kV；数字变电站；继电保护

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.140

0 引言

在变电站自动化领域中，微机保护与测控技术得到了迅猛发展及广泛推广，伴随电子式互感器技术的不断发展完善，智能开关的应运而生，IEC61850标准的推出，促使变电站自动化不断朝数字化方向发展。数字变电站作为构建在IEC61850标准基础上的现阶段主流变电站。其中尤以二次影响最为关键。继电保护则是二次系统中的重要一环，因而必须要确保其的可靠性、安群星。換言之，继电保护工作很大程度上影响着社会大众日常生活用电质量，同时还是确保国家电网有序运行的一大前提。由此可见，对110kV数字变电站继电保护开展研究，有着十分重要的现实意义。

1 数字变电站概述

1.1 数字变电站

数字变电站具备传感器数字化，一次设备智能化，二次设备网络化，通信标准协调化，传输光纤化等主要特点。依据变电站实现功能的差异，可将数字变电站划分为三层，分别包括过程层、间隔层以及站控层。其中，过程层设备可发挥自检测、自描述功能。经由过程层网络向间隔层设备传输一次设备信息数据，获取间隔层设备的控制指令。现阶段，选取常规开关结合智能操作箱的过渡方案，同样为过程层，由于其是过程层不可或缺的一项控制设备，因而应当明确基本过程层设备的组成成分，即包括有电子式电压互感器、智能变压器、电流互感器等一次设备。间隔层设备则主要包括测量表计、保护以及测控设备等。而对于站控层而言，其扮演的是管理系统的角色，主要组成成分包括管理机、远动工作站以及监控系统等，其可作用于对变电站各项信息数据进行监控、记录，为达成监控中心远端控制提供各式各样的转化信息数据。综上，数字变电站是对一次设备、二次设备开展全面整合，在IEC61850标准的支撑下，秉承分布分层结构体系，抽象通信服务接口及特殊通信服务映射技术，进一步切实达成数字信息传输及可靠指令执行，积极促进电网事业的有序健康发展[1]。

1.2 数字变电站优势

相较于综合自动化变电站，数字变电站拥有下述几方面优势：（1）电子式互感器，综合自动化变电站互感器通常选取以电磁原理为前提的传统互感器，而数字变电站则选取电子式互感器。传统互感器存在绝缘复杂、体积庞大、容易谐振、容易饱和等不足，而电子式互感器则可弥补上述不足，切实满足数字变电站的需求。（2）信息共享，在设备信息采集方面，数字变电站与综合自动化变电站相似，均需采集一次设备信息，不过前者实现了信息模型、通信标准的协调统一，最终与公用通信网络进行连接，变电站每一子系统都通过公用通信网络对一次设备信息进行接收，并经由该公用网络对相关控制指令进行传输。（3）可靠性高，数字变电站信号传输介质以光纤为主，相较于常规的控制电缆，光纤具备良好的抗干扰能力，可显著提升保护系统的可靠性，并且还有助于防止二次回路两点接地现象的引发。再加上依托公用网络平台，可进一步缩减二次接线工作量，极大水平提升接线准确率[2]。

2 110kV数字变电站继电保护原则

相较于高压变电站而言，100kV数字变电站级别相对低，配置的各项设备同样相对简单，对于100kV数字变电站继电保护原则而言，主要包括：（1）在现有准确、可靠的前提下，数字变电站对安全性的要求更为严苛，顾及的方面应当更为全面。（2）信号传输过程与网络重要相关，诸如SV网络、GOOSE网络等，相互间存在一定独立性，对相互间不进行干扰，另外，数据控制器端口同样存在一定独立性，不同网络在开展继电保护过程中，不受其他网络的影像。（3）倘若接线形式满足相应规范标准后，可依托装置电子互感装置来提升传输成效。（4）在应用期间，注重装置一体化，推进一系列功能诸如保护、控制等的有效整合；（5）应当尽可能选取集成安装方式开展安装。

3 110kV数字变电站继电保护实践

3.1 数字变电站相关设备保护装置

（1）线路保护。对于110kV数字变电站而言，应当将变电站中继电保护与变电站运行情况监测开展有效结合，结合间隔开展单套配置。变电站线路保护方案，如图1所示。

线路两间隔之间保护测控装置，一方面与GOOSE进行连接实现信息交换，一方面与智能终端、合并单元分别对应实现有效连接。变电站保护测控装置无需经由GOOSE来向其他单元开展信息传输，而是直接把获取的信息传输至对应终端，实现对闸刀的直接控制。位于线路与母线相互间的电子式电压互感器，在接收到控制指令后，将其经由合并单元，并开展封装，然后将指令传输至SV单元，进一步起到对线路的保护监测的作用。

（2）变压器保护。智能变电站变压器保护装置选取分布式用以过程层的配置，第一步开展差动保护，第二步开展集中式安装后备保护。110kV数字变电站变压器保护装置则与其存在显著差异，也就是可实现主后备的集成保护，建立起一体化的双套配置。针对变压器的保护装置，经由直接采样检测，检测结果控制两侧断路器自行跳转；其他包括分段断路器、启动失灵等通过GOOSE单元开展信息传输。

（3）母线保护。相较于线路保护，母线保护与其存在一定相似之处，不过在结构层面，母线保护更为简单。于此期间，母线保护无需发挥数据传输接收功能，仅需开展直接采样、直接跳闸，所以母线保护装置直接与智能终端、合并单元开展连接。针对智能变电站母线保护，可采取分布式设计相关装置，在开展设计过程中，各间隔相互间可采取独立母线保护方式。在这个过程中倘若为110kV数字变电站母线保

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护设计，则可采取分段保护方式，保护单元同时与合并单元、智能终端开展连接，不借助网络来开展信息数据传输、接收，并直接开展对信息数据的采样检测，除此之外，母线保护装置可跨间隔达成信号传输，进一步实现跳闸指令。

3.2 变电站层继电保护

继电保护在变电站有序运行中可起到尤为关键的作用，同样是确保电网正常运行的一项重要因素。数字化继电保护是经由电子互感器、断路器、智能化单元等来达成的，其中以光纤作为设备连接及信息传输的主要介质，退了信息数据的网络化传输。结合数字化继电保护特征，可开展下述实践应用：（1）通常而言，传统变电站对应开展的继电保护需要直接跳闸，这一环节采取的是直接点，而100kV数字变电站继电保护中，采取GOOSE单元来实现信息数据传输及跳闸环节，即在保证信息数据传输至相应终端后再进行跳闸。依托该种方式可显著提升继电保护的可靠性、准确性，进而为维护、扩建等工作提供可靠的安全保障。（2）相较于以往的继电保护方式，110kV数字变电站继电保护开展信息传输过程无需执行GOOSE协议，而是推进以往机电保护方式的优化升级，通过GPPSE报文来开展信息数据的网络传输[3]。（3）110kV数字变电站继电保护要求经由光纤数字电压、数字信号传输来达成，值得一提的是，信息数据同步与否对于继电保护成效来说至关重要，所以，应当开展同步检测，就好比，变压器差动保护、母差保护，并对间隔信息开展同步检测等[4]。（4）在110kV数字变电站继电保护中，光纤以太网检测对象以光的收发器件功率及传输期间形成的误码概率为主要对象，所以，借助数字化方式开展检测，可采取误码分析仪、负载模拟器等数字化设备。（5）依托數字化方式来对合并单元开展检测，合并单元检测标准包括对传输电压、传输信息数据的准确性和及时性；对智能单元开展检测过程中，应当对信息数据传输效率开展检测；对设备开展调节，对报文予以保护，然后结合各项检测结构开展对应处理。

4 结束语

总而言之，变电站继电保护是确保电力系统有序运行的核心技术，所以，提升继电保护可靠性、安全性是推动电力系统有序运行的必经之路。鉴于此，相关人员务必要不断钻研研究、总结经验，提高对数字变电站内涵特征的有效认识，强化对110kV数字变电站继电保护原则的全面分析，结合实际情况，推进110kV数字变电站继电保护的科学合理应用，积极促进我国电网事业的有序健康发展。

参考文献：

[1]赖学强.提高110kV数字化变电站继电保护可靠性的措施[J].高科技与产业化，2010，06（08）：73-75.

[2]蔡兰明，朱玲玲.110kV数字化变电站继电保护配置方案[J].通讯世界，2014，13（02）：71-73.

[3]刘丛然，梁新兰.110kV数字变电站继电保护配置方案探讨[J].电气自动化，2017，39（01）：53-55.

[4]孙文文，程晓通，张太敏.提高110kV数字化变电站继电保护可靠性的方法[J].山东工业技术，2017，13（22）：162-163.

作者简介：黄智英（1973-），女，四川渠县人，本科，讲师，研究方向：电气自动化。