110kV数字变电站继电保护研究

110kV数字变电站继电保护研究

杨朋飞

内蒙古电力 ( 集团 ) 有限责任公司锡林郭勒电业局

内蒙古锡林浩特市026000

摘要：电能与人们的生活息息相关，是人们日常生活中必不可少的部分。良好的电能供给与人民生活水平关系密切，并在一定程度上可以促进国民经济的发展进步。近年来由于部分供电部门对于变电站运转过程中采取的运行及保护措施不得当，导致发生了多起110kv变电站事故，造成了较大的经济损失，并对周边地区的生活、生产带去了不良影响。

关键词：110kv变电站继电保护问题措施

一、数字变电站发展概述

1.1数字变电站发展带来的影响

目前，在我国数字变电站大量地出现，这使变电站的继电保护因此受到较大影响。该类影响一般体现在几个方面，主要包括配置精简、抗干扰能力的增强等。于是，这就使得一二次系统方面的电气隔离发生了相应的变化，从而让110kV的数字变电站不管在安全性还是在稳定性方面，都有了良好的保障。同时，其发展也可能给继电保护带来一些新的问题，比如，采样同步以及运行维护等方面，此类问题的存在，业内相关人士应当予以足够重视。

1.2数字变电站常规保护配置方案

在运用数字变电站的初级阶段，对保护逻辑方面的原理改变不加以考虑的情况比较多见，这让不少设计师在不改变逻辑图基础上，对常规的数字变电站保护进行配置方案方面的设计，把交流量输入方面的插件直接转变成数据采集方面的接口，把I/O接口的插件转变成GOOSE的接口，都是这项方案的主要表现。在此保护方案里面，每一单元均为重要的保护对象，这也使得保护配置方案显得有些复杂化。

1.3数字变电站的特征

（1）信息共享类型的数字变电站。这同综合自动化类型的变电站具有相似之处，要求完成一次设备相关信息的采集。然而，针对数字变电站而言，其信息模型与通信的标准基本上统一，最后要接入到公用的通信网络里面。而变电站各子系统则都运用公用的通信网络来完成一次设备相关信息的接收，且依靠该公用网络来完成控制命令的有效发布。（2）可靠性较高。其信号的传输介质一般为光纤，同传统控制的电缆进行比较，光纤的抗干扰能力相对较强，很好地提升系统可靠性，同时也让二次回路中两点接地的现象得以消除。因为使用公用网络的平台，二次接线方面的工作量减少很多，使得接线的准确率得到极大提升。（3）电子式互感器综合自动化变电站的互感器均采用基于电磁原理的常规互感器，而数字变电站采用电子式互感器。常规的互感器具备着绝缘复杂、体积大、以及动态范围较小等方面的不足，电子式的互感器则可以很好地应对这些问题，使其更符合智能化以及数字化变电站的要求。

二、10kV数字变电站继电保护

2.1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。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。

2.2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。

2.3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。

三、数字化的一次设备

3.1数字电流互感器

传统电磁式互感器由于使用了铁芯，不可避免地存在饱和及铁磁谐振等问题，难以实现大范围测量，并且，同一互感器很难同时满足测量和继电保护的需要。其所用钢材、变压器油、SF6气体等耗量较大，不符合节能、环保要求。针对电磁式互感器本身存在的不足，电子式互感器逐渐受到国内外的广泛关注和深入研究。电子式电流/电压互感器（ECT/EVT）与保护设备的接口实现途径，从系统可靠性和技术发展两个方面考虑，一般采用数字化，即：对ECT/EVT所输出的电流、电压信号进行就地数字化后，通过光纤、合并单元、网络设备等传输至保护、测控设备。采样值数字化传输是数字化变电站区别于当前变电站自动化系统的重要技术特征之一。

3.2光纤电压互感器

光纤电压互感器是利用光电子技术和光纤传感技术来实现电力系统电压测量的新型互感器。与传统的电磁式电压互感器和电容分压电压互感器相比较，光纤电压互感器的突出优点有：一是高压信号通过光纤传输到二次设备，使得其绝缘结构大大简化；二是频率响应宽；不存在磁饱和及铁磁谐振现象，提高系统保护可靠性；三是可同时实现电压测量和继电保护两种功能；四是可适应电力系统数字化、智能化和网络化的需要，输出数字信号，而且能实现在线检测和故障诊断。

四、对低压侧近区存在的故障分析以及保护的措施

4.1进行加设限时电流速断保护

在高压侧复合电压闭锁过流对低压母线敏度不够的情况下，低压侧需要增设一套过流保护装置。这种新增保护的特点必须为限时速断，能够配合低压出线速断，首先对本侧限跳，然后对总出口限跳。同时，原过流保护要配合出线过流，也是首先对本侧限跳，然后对总出口限跳。在高压侧复合电压闭锁过流对低压母线的灵敏度非常高的情况下，则需要把原低压侧过流设置成两段式。第一段是限时速断，配合出线速断，作用于跳本侧；第二段是过电流，配合出线过流，首先对本侧限跳，然后对总出口限跳。如上述情况，在增添了限时速断后，如果有低压母线故障的情况发生，或者在送出线近区发生故障而速断保护没有起作用或断路器分断不成功的情况发生，那么，新增加的限时速断装置将以1到2个级差的很短延时，瞬间跳开变压器，排除故障。

4.2对低压母线增设母线进行保护

当低压母线短路容量较大、是110kV变压器的低压母线、变压器对低压侧短路耐受能力较差、变压器低压侧的限时速断保护对本母线灵敏度不高时，要在低压母线增设母线保护装置，以减少低压母线故障的排除时间。

4.3缩短保护级差间的时间距离

加快后备保护的切除时间最有效的措施就是缩短保护配合的时间级差。当前，新建工程大多采用微机保护，要想把时间级差从原来的0.5s降低到0.3s，更换与变压器后备保护有配合关系的时间元件就可以，即只要将普通时间元件更换为高精度时间元件。如果能将全网的保护极差减少40%，则对提高系统和设备的安全性，减少故障电流持续时间具有很重要的意义。

结语：

综上所述，在110kV的数字变电站里面，继电保护配置的科学方案能够起着重要功效。在这个基础之上，本文的研究方案，有效地证明了这类研究的实践价值与意义。

参考文献：

[1]陈福锋，俞春林，张尧，李玉平，董贝，陈琦，薛明军，王胜，陈新之，赵谦.变电站继电保护就地化整体解决方案研究[J].电力自动化设备，2017，37（10）：204-210.

[2]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.

[3]罗凌，李振文，宋兴荣，林杰，刘敏，王晓.大容量调相机继电保护配置方案研究[J].湖南电力，2016，36（05）：26-30.