110kv變電站的繼電保護技術要點分析

陳雷

【摘 要】 本文以國家電網頒布的相關技術規范，根據已投運的智能變電站情況，論述了10kV智能變電站繼電保護的原則，對智能變電站繼電保護裝置的檢測驗收的內容進行了分析，為電力工程的繼電保護提供了一些建議，僅供參考。

【關鍵詞】 智能變電站 繼電保護 問題分析

中圖分類號：TM411文獻標識碼： A

1.智能變電站內繼電保護配置和原則

1.1 繼電保護配置

110kV智能變電站中繼電保護的配置規劃主要包括過程層以及變電站層。其中對于一次設備，過程層配置可以實現獨立主保護機制，不僅可以保護變電站中所有的電力設備，同時過程層占主導地位。如果是一次智能變電設備，則其繼電保護裝置應該將合并器、保護裝置和測控設備等安裝在就近的智能設備匯控柜中，或者直接將其保護設備安置在智能設備的內部，從而使智能設備的運行和維護更加簡便。采用太網實現統一的Goose傳輸以及樣本值的傳送，可以有效避免因內部通信線路跳閘、采樣等這些不可靠因素導致的繼電保護功能失效現象的發生，還可以提高對網絡數據的保護，減少繼電保護消耗的數據。

1.2 繼電保護原則

相對高電壓級別的變電站而言， 110kV智能變電站中內接線的裝配和設施更加簡單，設備和形式也更簡易。在設置110kV智能變電站的繼電保護裝置時其需遵循以下三點原則：①傳統的繼電保護設置需具備系統具有可靠性、靈敏性、快速性以及有選擇性，在智能變電站的繼電保護中也應繼續滿足基本的“四性”以及實時建設的變化安全需求。②對于110kV及其上的高電壓級別變電站，單母線和雙母線在具備一定條件時，兩種分段接線之間可安裝電壓電流感應電子互感裝置，同時智能變電站中的過程層SV網、GOOSE網和操控層MNS網之間應確保相互獨立關系，各網接入繼電保護時，要保證各網數據口控制裝置之間相互不能干擾。③對于110kV以及較低電壓級別的變電站，適宜采用一體化的保護測控集成裝置，在就地安裝智能保護系統時，可以采用集成安裝的形式實現智能終端這些功能。對于主變壓器而言，各個側面的的合并單元應采用冗余裝配方式，其他各間隔間的合并單元適合單套裝配的方式。同時應該注意每個合并單元的過程層網絡信息數據都應有所記錄，記錄工作也應由網絡數據分析記錄設備和故障錄波設備共同完成。而且這兩套設備進行數據記錄時應保證其對應的SV、GOOSE以及MMS三者之間的網絡的數據接口控制裝置應相互獨立。

2 110kV數字化變電站保護配置情況

目前，變電站雖然配置了110kV電子式互感器，但是一體化平臺和智能變電站的高級應用功能沒有配置，目前還只能算數字化變電站，站內保護裝置及合并單元的配置、自動化系統結構、網絡方式可為智能化變電站的建設提供參考。自動化系統采用三層側設備兩級網絡的結構，采用GOOSE網絡和SV網絡合并組網方案，保護配置有故障錄波器、線路母差保護、縱差保護等。110kV及主變10kV側相關間隔的過程層GOOSE命令、SV數據和IEEE1588V2對時報文均通過網絡傳送。雙重化配置的智能電子設備及單套配置的110kV線路保護、母聯保護等保護裝置接入過程層A網，雙重化配置的第二套IED接入過程層B網，110kV單套配置的智能終端同時接入過程層A網、B網。作為數字化變電站的試點，在過程層網絡組網和繼電保護跳閘信號傳輸等方面與智能變電站存在一定差異。對于數字化變電站的智能化改造，可參照國家電網公司相關指導性技術文件執行。

3 站內各設備的保護配置

3.1 線路保護

對于110kV智能變電站，站內保護、測控功能宜一體化，按間隔單套配置。線路保護直接采樣、直接跳斷路器；經GOOSE網絡啟動斷路器失靈、重合閘等功能。保護實施方案：線路間隔內保護測控裝置除了與GOOSE網交換信息外，均采用點對點連接和傳輸方式直接與合并單元、智能終端相連；保護測控裝置與合并單元的連接和數據傳輸，實現直接采樣功能，與智能終端的連接實現直接跳閘功能，均不通過GOOSE網絡實現；安裝在線路和母線上的電子式互感器獲得電流電壓信號后，先接入合并單元，數據打包后再經過光纖送至SV網絡和保護測控裝置；跨間隔信息接入保護測控裝置時，采用GOOSE網絡傳輸方式。

3.2 變壓器保護

按照規程要求，110kV變壓器電量保護宜按雙套進行配置，且應采用主、后備保護一體化配置。若主、后備保護分開配置，后備保護宜與測控裝置一體化。當保護采用雙套配置時，各側合并單元（MU）、各側智能終端均宜采用雙套配置；中性點電流、間隙電流并入相應側MU。變壓器保護直接采樣，直接跳各側斷路器；變壓器保護跳母聯、分段斷路器及閉鎖備自投、啟動失靈等可采用GOOSE網絡傳輸。變壓器保護可通過GOOSE網絡接受失靈保護跳閘命令，并實現失靈跳變壓器各側斷路器。與前述線路保護類似，變壓器高、中、低壓側合并單元得到的電流電壓信號直接送至SV網絡和變壓器保護裝置，變壓器保護裝置不從SV網絡取數據，進而實現了信號的直接采樣功能；主變高中低壓側智能終端宜冗余配置，主變本體智能終端宜單套配置；主變本體智能終端宜具有主變本體/有載開關非電量保護、上傳本體各種非電量信號等功能。

3.3 母聯（分段）保護

分段保護的實施方案與線路保護類似，而且結構更為簡單。分段保護裝置直接與合并單元和智能終端連接，分別實現不通過網絡數據交換的直接采樣和直接跳閘功能；同時，保護裝置、合并單元和智能終端等設備，均通過相互獨立的GOOSE網絡和SV網絡，實現信號的跨間隔傳輸。按照規程要求，110kV分段保護按單套配置，宜實現保護、測控的一體化。110kV分段保護跳閘采用點對點直跳，其他保護（主變保護）跳分段采用GOOSE網絡方式；母聯（分段）保護啟動母線失靈可采樣GOOSE網絡傳輸。

4 變電站層的繼電保護

智能變電站的變電站層的繼電保護主要采用集中式后備保護裝置，其可以很好的實現自動調定與實時在線調定的雙重配置。集中式后備保護系統主要為本變電站和對相鄰變電站實現后備保護功能，在實際工作中，智能繼電保護裝置在不同變電站的運行時期的實際功能差距很大，這要包括以下三個運行階段：①正常供電。變電站正常供電時，電力系統中相應設備和保護裝置均在額定狀態下，繼電保護系統只需負責對系統運行狀態的預警以及電力設備的實時監控。②供電故障。主要負責在電力系統輸電發生短路或設備運行發生故障時，繼電設備能夠及時的切斷電力系統的故障部分，并將實時數據信息傳輸給智能終端。③供電異常。繼電保護主要負責在電力系統運行異常時發出警告信號，及時通知維護人員處理。

智能變電站的實現電網改革的新趨勢，相對傳統變電站而言，其具有先進的自動化系統，成熟的技術設備，有效的提高了設備生產、運行的可靠性和效率。繼電保護技術是智能變電站建設的關鍵，雖然隨著繼電保護領域技術的不斷創新與完善，但仍存在很多問題，在實際的工作中應不斷總結和分析，促進繼電保護技術的進一步完善與發展。

在相同的一二次設備條件下，與傳統保護接點直接跳閘方式相比，智能變電站繼電保護采用GOOSE報文發信經通信網絡給智能終端發跳閘命令。采用GOOSE網絡，繼電保護通過網絡傳輸跳閘和相互之間的啟動閉鎖信號，與傳統回路方式相比，其可靠性主要體現在網絡的可靠性和運行檢修擴建的安全性上。

保護裝置與外界聯系的光纖以太網性能的測試。這一部分的測試項目能開展的是光纖以太網通道的誤碼率測試和光收發器件的功率測試，以驗證光纖以太網的物理連接的正確性和可靠性。

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