浅谈智能变电站继电保护配置

浅谈智能变电站继电保护配置

张世龙钟振东袁计委李海龙

（1.3.4国网山东省电力公司检修公司；2.国网山东省电力公司临沂供电公司）

摘要：随着电力事业的快速发展，智能变电站继电保护的故障处理也有了新的要求。所以在进行配电的过程中，建立性能良好，网络信息全面的继电保护装置十分关键。本文主要针对在智能变电站中继电保护装置的配置设计进行了分析。

关键词：智能变电站；继电保护；故障处理

变电站的继电保护故障处理十分重要，其直接关系到用电的安全以及配电的合理。对于整体线路有着重要的保护作用。因此，在进行智能继电器的保护处理时，一定要从实际出发，结合网络程序以及智能化系统，全面提升智能变电中继电保护装置故障处理的效率。

一、智能变电站继电保护概况

1.1智能变电站继电保护技术规范

《智能变电站继电保护技术规范》规范了继电保护技术要求、配置原则、信息交互原则以及合并单元、电子式互感器等相关设备配置原则及技术要求，用于110kV以上电压等级的新建。规范明确指出110kV及以上电压等级的过程层GOOSE网、SV网、站控层MMS网络应完全独立；继保装置应采用相互独立的数据接口控制器，继电保护设备与智能终端通过GOOSE点对点通信，规范还对不同电压等级的母线保护、变压器保护、线路保护、断路器及短引线保护，母联（分段）保护、过程层网络、安全自动装置、智能终端、电子式互感器及相关设备的配置原则与设备技术要求进行了说明。规范界定了继电保护设备信息交互的内容和要求以及继电保护装置的实施原则。规范对3/2接线型式、220kV及及以双母线接线形式、110kV变电站接线形式中的继电保护方案做了详细说明，增强了变电站智能化建设。

1.2数字电路中变电站继电保护配置

在目前的数字化变电站中，其保护装置通常是自动化智能系统以及网络自主系统两种方式进行控制，自动化系统采用三层侧设备两级网络的结构，采用GOOSE网络和SV网络合并组网方案，保护配置有故障录波器、线路母差保护、纵差保护等。110kV及主变10kV侧相关间隔的过程层GOOSE命令、SV数据和IEEE1588V2对时报文均通过网络传送。双重化配置的智能电子设备及单套配置的110kV线路保护、母联保护等保护装置接入过程层A网，双重化配置的第二套IED接入过程层B网。但是在这个过程中，其继电保护装置在传输信号的过程中会有一定的延时，而在反应的这个过程，其还无法对整个电路进行全面的保护，这也是目前继电保护装置中容易出现的故障。因此，可以根据实际情况对整个数字电路进行优化，从智能反应的灵敏度以及数字系统的双控进行配置。

二、智能变电站继电保护装置配置方案

2.1优化网络配置

一般情况下，其网络系统通常用以太网用作端口接入。其在配置方面通常以单星型以太网为主，然后结合GOOSE与SV共网的方式进行信号传导。其二：应当根据电压等级进行综合性的配置，但是从交换机投资方面考虑，将每一个网络系统配置到与其相对应的电压等级，还有一定的难度，而且输出资本较高。所以通常会采用一种网络自主系统进行配置。其三：在对网络系统进行单重化的配置时，要考虑到间隔保护单套配置。可以采用GOOSE对点方式进行在主变电保护与自投之间的应用。其四：在不考虑母差保护的情况下，可以使用较为常规的互感器进行电路的自投和分段保护。同时，其在配置方面应当采用GOOSE结合单网的模式进行配置，这样就能够分段保护测控装置。

2.2间隔层以及过程层的设备配置

首先在互感器的配置方面，需要采用三相电子式的交流互感器进行配置。在母线位置安装三相电子式的电压互感器，这样就能对电压进行准确的监控。在一般的电路中，其电路结构通常分为三部分：一是主电路，二是控制电路，三是辅助电路。在主电路中，其保护设备通常会从空气开关上进行保护，但是控制电路的保护控制装置要求较高，因为其担负着控制电路以及主电路双重保护的重任。尤其是控制电路通常采用低电压控制高压的模式，其通常用电磁继电器完成。在控制电路的低压侧通常采用三相电子式电压电流互感器进行配置，这样能够极大程度的提高其继电保护装置的灵敏度，从而对整个控制电路进行有效地保护。其二：加强双套变压器的保护配合，所以在进行配电时，需要进行双套配置，其合并单元包含并列功能，而单元双套配置在接入高压互感器之中以后，其低压侧需要接入ECVT；其三：在保护装置的配置上，首先要对电路进行整体性的测控，然后使用一体化的保护装置，让其具备一定的后备保护功能，与此同时还要对其变压器进行双套保护配置，在接入110KV合并单元以后。对其电路中的电压以及电流进行总体上的测算，避免因为短路或者故障问题超过保护装置的负荷。其分析公式可以依据：U=I.R来进行计算。其中U为电路中的电压，I为电流，R为电阻。当电路出现故障时，其电流通常会极度增加，对整个电路会有很大的危害。因此，在每台主变站配置一台监控装置，才能让继电保护装置运行的更好。

2.3间隔间设备的联系

在进行线路配置时，其主后备的保护功能一般是通过线路保护测控装置进行实现。在主变双套保护装置中，其合并单元通常为智能终端单套配置，其连接方式一般通过独立网口进行连接，下图为其技术线路图

从图中我们可以很清楚的看到合并单元格以及母线的配置位置，同时对继电保护装置的监控以及保护方式也能有较好的理解。

其二：在内桥的继电保护方案也较为重要。其在电路中实现分段保护的实施方案与线路保护类似，而且结构更为简单。分段保护装置直接与合并单元和智能终端连接，分别实现不通过网络数据交换的直接采样和直接跳闸功能；同时，保护装置、合并单元和智能终端等设备，均通过相互独立的GOOSE网络和SV网络，实现信号的跨间隔传输。按照规程要求，110kV分段保护按单套配置，宜实现保护、测控的一体化。110kV分段保护跳闸采用点对点直跳，其他保护（主变保护）跳分段采用GOOSE网络方式；母联（分段）保护启动母线失灵可采样GOOSE网络传输。其方案实施图如下图所示。

其三：是对变压器的保护，变压器是变电站的核心，对变压器进行保护十分关键。其通常采用主、后备保护一体化配置。若主、后备保护分开配置，后备保护宜与测控装置一体化。当保护采用双套配置时，应当对变压器进行综合性的保护，首先应当进行母联的保护，这里通常会采用智能断路器进行保护，因为其是连接网络系统以及自主系统的核心，因此在保护上应当从智能化的角度出发进行保护。同时，对于其他线路，可以采用分段保护的模式进行保护，可以利用自锁或者是GOOSE网络系统的双重保护，前者是人工保护，后者是智能化的保护，变压器保护可通过GOOSE网络接受失灵保护跳闸命令，并实现失灵跳变压器各侧断路器。如下图所示，与前述线路保护类似，变压器高、中、低压侧合并单元得到的电流电压信号直接送至SV网络和变压器保护装置，变压器保护装置不从SV网络取数据，进而实现了信号的直接采样功能；主变本体智能终端宜具有主变本体/有载开关非电量保护、上传本体各种非电量信号等功能。其方案图如下：

三、结语

智能变电站的保护十分关键，其直接关系到用电的安全以及电力运行的效率。在进行保护配置时，应当根据实际情况，配置与之相对应的设备进行保护配置。同时还要加强变压器以及内侧线路的保护，实现智能断路器以及空气开关的双控，全面发挥出继电保护装置的作用。

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