關(guān)于智能變電站繼電保護(hù)跳閘實(shí)現(xiàn)方式

郭駿

【摘 要】變電站的主變?nèi)齻?cè)保護(hù)裝置往往安裝在同一個(gè)站內(nèi)，同一個(gè)電壓等級(jí)保護(hù)裝置連接線路的方式相同，可依據(jù)常規(guī)性方式來(lái)設(shè)置保護(hù)裝置，但對(duì)于特殊接線規(guī)定方式的變電站，常規(guī)性保護(hù)配置難以實(shí)現(xiàn)變電站繼電保護(hù)跳閘的要求。這就需要對(duì)智能變電站機(jī)電保護(hù)特性加以研究，制定相應(yīng)的繼電保護(hù)跳閘配置方案，才能確保智能變電站繼電保護(hù)跳閘獲得良好的效果。本文主要對(duì)關(guān)于智能變電站繼電保護(hù)跳閘實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了分析，希望能為智能變電站繼電保護(hù)跳閘的設(shè)計(jì)提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；繼電保護(hù)；跳閘實(shí)現(xiàn)方式

繼電保護(hù)裝置作為智能變電站電力系統(tǒng)設(shè)備與線路運(yùn)行的重要裝置，對(duì)提升智能變電站電力系統(tǒng)繼電保護(hù)性能，促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展具有重要意義，不僅能在規(guī)定的范圍內(nèi)，準(zhǔn)確地檢測(cè)智能變電站電力系統(tǒng)的設(shè)備與線路是否出現(xiàn)異常運(yùn)行與故障問(wèn)題，還能自動(dòng)向監(jiān)控中心發(fā)送跳閘指令與報(bào)警信息，為有關(guān)人員決策提供依據(jù)[1]。因此在智能變電站管理中實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)跳閘，具有重要意義。

一、智能變電站繼電保護(hù)跳閘方式的概述

在變電站電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，傳統(tǒng)的跳閘保護(hù)方式主要通過(guò)“微機(jī)型保護(hù)裝置+操作箱”的跳閘方式來(lái)實(shí)現(xiàn)跳閘保護(hù)。即主變電量保護(hù)依據(jù)雙主雙后備配置，運(yùn)用微機(jī)型主后備一體化設(shè)備保護(hù)，然后在主變非電量保護(hù)配置上單獨(dú)安裝保護(hù)裝置，利用電纜連接母線保護(hù)與主變保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)采用與跳閘的目標(biāo)。而智能變電站繼電保護(hù)跳閘模式的運(yùn)用，主要包括2種類型：保護(hù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直跳與保護(hù)網(wǎng)絡(luò)跳閘。其中保護(hù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直跳即智能變電站繼電保護(hù)裝置跳閘裝置到智能終端這段的設(shè)備接線，都有單獨(dú)的光纖，這樣保護(hù)裝置跳閘的信號(hào)可經(jīng)直達(dá)光纖與過(guò)程層交換機(jī)上傳到監(jiān)控中心中，對(duì)線路實(shí)施監(jiān)控。而保護(hù)網(wǎng)絡(luò)跳閘則是將保護(hù)裝置與智能終端的線路連接到過(guò)程層交換機(jī)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞奖O(jiān)控保護(hù)跳閘以及GOOSE信號(hào)[2]。

從我國(guó)當(dāng)前智能變電站繼電保護(hù)跳閘的具體情況來(lái)看，在電力系統(tǒng)母線保護(hù)的運(yùn)行方面，往往采用直接采樣和保護(hù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直跳的方式來(lái)運(yùn)行。即依據(jù)雙主雙后備配置的方式，采用微機(jī)型主后備一體化設(shè)備來(lái)保護(hù)主變電量，通過(guò)直接采樣的方式直接跳各側(cè)斷路器，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸監(jiān)控跳母聯(lián)、分段斷路器、啟動(dòng)失靈與接收失靈保護(hù)跳閘命令等GOOSE信號(hào)，從而達(dá)到失靈聯(lián)跳變壓器各側(cè)斷路器的目的。而主變非電量保護(hù)功能則通過(guò)就地直接電纜跳閘的方式連接主變本體智能終端，經(jīng)過(guò)程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)對(duì)非電量進(jìn)行保護(hù)，確保系統(tǒng)運(yùn)行快速執(zhí)行命令[3]。

二、關(guān)于智能變電站繼電保護(hù)跳閘實(shí)現(xiàn)方式

（一）有限廣域繼電保護(hù)跳閘

由于智能變電站中的主接線不同，所采用的繼電保護(hù)跳閘方法也不同。如果在系統(tǒng)運(yùn)行中有效運(yùn)用有限廣域繼電保護(hù)直接跳閘模式，需要將信息傳輸?shù)街行恼居邢迯V域集中決策模塊對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)、判斷，根據(jù)故障顯示的數(shù)據(jù)在變化中的位置對(duì)故障模式進(jìn)行判斷，選擇相應(yīng)的子站，以實(shí)現(xiàn)對(duì)后備保護(hù)的目的，這樣子站便可在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中將指令實(shí)時(shí)傳輸?shù)胶髠浔Ｗo(hù)中，依據(jù)運(yùn)行方式和接線方式制定相應(yīng)的后備動(dòng)作策略。我國(guó)當(dāng)前較為常見(jiàn)的有限廣域繼電保護(hù)跳閘策略，主要包括3種：（1）模式1+近后備指令。即搜索故障元件的斷路器，作為該線路的一級(jí)斷路器元件，這樣智能變電站繼電保護(hù)跳閘時(shí)，便可開(kāi)啟智能失靈保護(hù)。（2）模式2+遠(yuǎn)后備指令。即在智能變電站斷路器上將故障元件與線路連接起來(lái)，作為遠(yuǎn)后備的動(dòng)作元件。（3）模式3+雙母線指令，作為220kV和以上等級(jí)電壓變電站的重要接線模式，運(yùn)行模式十分復(fù)雜，必須保證實(shí)行命令和接線模式保持一致，才能啟動(dòng)雙母線保護(hù)跳閘指令。

（二）繼電保護(hù)跳閘的可靠性分析

在智能變電站電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，繼電保護(hù)跳閘的運(yùn)行均以交換機(jī)傳輸保護(hù)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，考慮到交換機(jī)一旦受網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)與電磁波干擾等影響，都可能影響到繼電保護(hù)跳閘的可靠性。因此為了確保交換機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提升交換機(jī)處理數(shù)據(jù)的能力，從而保證智能變電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行，需做好以下工作：（1）為了避免交換機(jī)受電磁波的干擾，需要經(jīng)KEMA認(rèn)證，做好電磁干擾和靜態(tài)振動(dòng)等測(cè)試工作，確保交換機(jī)質(zhì)量符合規(guī)定要求。（2）對(duì)于網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)的處理，需改善交換機(jī)的處理模式，適當(dāng)調(diào)節(jié)交換機(jī)端口的速率，以維持交換機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

三、智能變電站繼電保護(hù)跳閘實(shí)現(xiàn)方式

（一）繼電保護(hù)跳閘優(yōu)化方案

某智能變電站的220kV電壓等級(jí)從電纜通過(guò)主變高壓側(cè)進(jìn)入到發(fā)電廠側(cè)升壓站的主變220k V保護(hù)裝置中，而110kV和35kV電壓等級(jí)處在智能變電站內(nèi)部。針對(duì)這一接線方式，為實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)跳閘的目的，應(yīng)結(jié)合變電站和費(fèi)電廠之間保護(hù)功能的具體情況，依據(jù)常規(guī)變電站設(shè)計(jì)方式來(lái)設(shè)計(jì)主變?nèi)齻?cè)進(jìn)線，并在變電站旁安裝常規(guī)主變保護(hù)裝置、中壓側(cè)操作箱和低壓側(cè)操作箱，發(fā)電廠中安裝高壓側(cè)操作箱，通過(guò)硬接點(diǎn)跳三側(cè)斷路器保護(hù)主變量，接收指令。對(duì)于110k V線路和母聯(lián)間隔的設(shè)計(jì)，依據(jù)智能變電站的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，主變110k V側(cè)和35k V側(cè)進(jìn)線不考慮設(shè)計(jì)合并單元、智能終端設(shè)備，然后對(duì)主變?nèi)齻?cè)進(jìn)線斷路器實(shí)施主變保護(hù)，通過(guò)電纜跳閘的方式保護(hù)220k V母聯(lián)斷路器，110k V母聯(lián)智能終端采用接入硬接點(diǎn)跳閘。這一方案的制定不僅可滿足國(guó)網(wǎng)變電站智能化建設(shè)的規(guī)定，還能在主變保護(hù)動(dòng)作時(shí)，電纜直接跳閘，保護(hù)發(fā)電廠側(cè)進(jìn)線斷路器和母聯(lián)斷路器，發(fā)電廠分界點(diǎn)定位明確，方便工作人員維護(hù)。

（二）保護(hù)跳閘實(shí)現(xiàn)的方式

該智能變電站繼電保護(hù)跳閘方案設(shè)計(jì)中110kV母線保護(hù)屬于數(shù)字式，如果主變110k V側(cè)進(jìn)線間隔按照常規(guī)變電站設(shè)計(jì)要求來(lái)設(shè)計(jì)，110k V母線保護(hù)容易出現(xiàn)接收模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)與COOSE與硬接點(diǎn)同時(shí)跳閘的問(wèn)題，針對(duì)這一情況，為實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)跳閘，需做好以下工作：

（1）在智能變電站中安裝主變110k V進(jìn)線間隔母線保護(hù)專用合并單元，在接收電流的同時(shí)，通過(guò)硬接點(diǎn)接收將開(kāi)關(guān)位置接點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)隔離開(kāi)，以便跳閘開(kāi)口的同時(shí)，兼顧GOOSE開(kāi)出與硬接點(diǎn)開(kāi)出。

（2）分布式母線保護(hù)的應(yīng)用。對(duì)于智能變電站分布式母線保護(hù)的應(yīng)用，主要包括兩部分：主機(jī)與子機(jī)。其中主機(jī)負(fù)責(zé)接收各個(gè)子機(jī)采集的數(shù)據(jù)信息，將其轉(zhuǎn)變?yōu)椴顒?dòng)電流與控制電聯(lián)，形成一個(gè)分相復(fù)式比率差動(dòng)元件為主的電流差動(dòng)保護(hù)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)母線差動(dòng)保護(hù)、TA斷線與TV斷線判別、斷路器失靈保護(hù)、母聯(lián)死區(qū)保護(hù)以及母聯(lián)失靈保護(hù)。而子機(jī)則負(fù)責(zé)間隔模擬量、開(kāi)關(guān)量和壓板狀態(tài)的采集，并對(duì)采集數(shù)據(jù)加工處理后，上傳到主機(jī)中，待到主機(jī)進(jìn)行保護(hù)邏輯處理后，利用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)將跳閘指令發(fā)送到各子機(jī)中，這時(shí)子機(jī)便會(huì)通過(guò)自身跳閘空結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)斷路器跳閘。從這兩種方案設(shè)計(jì)的情況可知：（1）方案安裝有母線專用合并單元，一旦110k V母線保護(hù)接收數(shù)字信號(hào)時(shí)，會(huì)實(shí)現(xiàn)GOOSE跳閘與硬接點(diǎn)跳閘，實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單、明確。而（2）方案的設(shè)計(jì)，安裝有子機(jī)裝置，利用不同的子機(jī)原理接收110k V母線保護(hù)的數(shù)據(jù)信號(hào)與模擬信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)母線保護(hù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在智能變電站電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，繼電保護(hù)跳閘的實(shí)現(xiàn)，對(duì)變電站電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行具有重要意義，能夠提高整體的電力保護(hù)性能。但要想充分發(fā)揮智能變電站繼電保護(hù)跳閘的作用，必須了解有限廣域繼電保護(hù)跳閘和全并聯(lián)AT供電模式跳閘保護(hù)等保護(hù)跳閘的實(shí)現(xiàn)模式，且在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，還需優(yōu)化繼電保護(hù)跳閘方案，結(jié)合實(shí)際需要選擇相應(yīng)的繼電保護(hù)跳閘運(yùn)行模式，這樣才能實(shí)現(xiàn)保護(hù)跳閘的目的，減少停電事故給人們生活、工作帶來(lái)的不便，從而促進(jìn)智能電網(wǎng)穩(wěn)步發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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