探讨智能变电站就地化继电保护技术方案

发表时间:2020/4/30   来源:《电力设备》2020年第2期   作者:张玉玺
[导读] 摘要:近些年,随着经济的发展,智能变电站越来越应用于人们生活之中。
        (山西省电力公司晋中供电公司  山西晋中  030600)
        摘要:近些年,随着经济的发展,智能变电站越来越应用于人们生活之中。近年来,伴随着智能变电站的大范围推广应用,电子式互感器、合并单元、智能终端等新设备广泛应用于智能变电站建设之中。目前,智能化继电保护设备的布置方式由二次小室集中布置逐步向采用预制舱和户外柜等就地化方式过渡,就地化、小型化继电保护装置以及二次设备就地化整站实施方案已在研究之中,新技术、新设备的应用也给建设、调试、运维及检修工作提出了新的要求,智能变电站发展面临新的挑战。
        关键词:房屋建筑;施工;应用;结构加固技术
        1 智能变电站概述
        智能变电站中应用了很多数字化的网络技术,数字化技术保证了网络信息的顺畅度,在保证设备智能化水平的同时,可以发挥网络信息的应用优点,对变电系统中的配电装置进行统一控制。智能变电站的显著特征就是一次智能化和二次网络化,这类运营方式降低了变电站的运营成本,提升了变电站的送电效率。智能变电站改变了光缆的应用方式,解决了过去存在的交直流串扰等电磁兼容问题。在智能变电站被应用过程中,继电保护装置改善了传统的变电环境,提升了电力系统的稳定性。智能变电站的组成结构大致分为三部分,分别是变电过程层、变电间隔层、变电站控层。整个系统的组网方式采用冗余以太网架构,继电保护采用“直采网跳”或“网采网跳”的原则进行组网配置,网络采用双星型结构,采用双网双工方式运行,提高网络冗余度,能实现网络无缝切换。变电间隔层和变电站控层在对电力数据进行控制时,可以达成数据共享,优化变电站的信息处理功能,过程层在变电站中起着过渡的作用,在被应用过程中,保持变电站稳定性。而智能变电站中的继电保护装置就是维护变电站的稳定性,保证智能变电中电力设备的运维安全。
        2 就地化介绍
        2.1作用
        2.1.1节省投资
        继电器就地化技术比较突出的特点就是将继电器的安装由小室转移到了户外,通过这种转移,可以减少主控制室以及小室的建造面积,同时可以让继电保护装置进行分步骤安装[1]。通过这种转变有效减低了安装所需要的成本。
        2.1.2简化二次回路
        在继电器就地化技术中,比较关键的就是保护下放技术,通过对检测、保护等设备进行模块化的配置,并且将电磁抗干扰装置分布在一次设备的附近,通过这些技术的运用节省屏间的电缆,让继电器的二次回路变得更加简明、高效。
        2.1.3方便运维
        就地化机电保护技术的运用,通过大量的直采信号来完成就地化的采集工作,减少了运维人员查线的工作量,从而让运维变得更加方便、快捷。
        2.2技术
        目前国外的就地化技术发展比较迅速,从主控制室组屏发展到小室组屏,再到安装施工现场就地柜组屏,最后发展到直接安装集成阶段。由此过程我们不难发现,该项技术逐渐淘汰掉了二次设备现场控制柜,让安装变得更加简便,同时也提高了运行的稳定性。而随着智能变电站的逐步普及,许多的智能终端以及合并单元被运用在汇控柜的安装过程中,这就为继电保护设备现场运行提供了非常良好的基础。
        3 智能变电站就地化继电保护技术方案
        3.1跨间隔设备就地化保护技术方案。

智能变电站就地化继电保护技术方案设计中,对单间隔保护,一般采用就地化无防护安装方式,以采样值点对点直接采样方法,在保护装置内部插值以实现系统保护的数据同步支持,减少对外部及网络的依赖性,并保证采样可靠性。而跨间隔保护设置中,需结合工程情况进行”主机+子机”或无主环网模式进行设计应用。
        1)跨间隔”主机+子机”模式。智能变电站就地化继电保护技术方案中,跨间隔保护的”主机+子机”保护模式是通过保护子机进行电缆跳合闸控制。这种保护模式中所涉及的开关设备数量较多,并在小室内布置的模式下,保护主机和一次开关设备间仍有一定的位置距离,可通过保护子机实现电缆跳合闸动作控制,并在一次设备智能化技术成熟条件下,跨间隔保护中”主机+子机”的保护模式下,可采用通用面向变电站时间对象跳闸方式进行保护控制。
        需注意的是,跨间隔保护的”主机+子机”保护模式,在采用电子式互感器的新建智能变电站继电保护设计中适用性尤为突出,同时对采用电子互感器的智能变电站继电保护就地化改造工程,也具有相应的适用性。此外,”主机+子机”保护模式具有较强的兼容性,但对二次设备就地化目的并未完全实现,未能完全达到”即插即用”保护效果,主机与子机间若采用网络连接,则会对交换机性能产生依赖。
        2)跨间隔无主环网模式。智能变电站就地化继电保护技术方案中,跨间隔无主环网保护模式下对室内设置保护主机不进行保护,这种技术方案在采用电子式互感器的新修智能变电站继电保护设计中尤为适用,通过单间隔采用就地化SV直采与电缆直跳方式、跨间隔采用无主环网保护模式,应用冗余双环网实现继电保护系统可靠性提升。该技术方案中,跨间隔保护以分布式无主模式设计,而子机通过冗余双环网实现数据传输,对保护装置应用就地化无防护安装,以便于装置现场”即插即用”实现和互换需求满足;同时,该技术方案中保护子机设置为私有化,通过另外增设子机为公共信息提供支持,对线路保护及测控装置、故障记录、站域保护、电子式互感器等设计,与”主机+子机”模式基本一致。
        3.2线路保护。智能变电站就地化继电保护技术方案中,对线路保护采用双端预制航插+无子机保护模式,该方案是建立在智能变电站一次设备标准化与成熟化及网络技术成熟化条件基础上,在采用电子式互感器的新修智能变电站继电保护设计中适用性较为显著。其通过保护光纤采样与光纤跳闸、跨间隔保护就地化、无子机技术模式实现。该技术方案中,智能变电站继电保护系统的一二次设备接口标准化及保护设备接口简化设置、二次设备完全就地化布置是整个方案的优势,但同时也存在保护功能对网络依赖性较高,当前在变电站继电保护设计应用中技术难度较高等局限性。
        3.3元件保护。智能变电站就地化继电保护系统中,对元器件保护采用流水线自动检测技术,该技术在进行变电站继电保护系统元器件使用保护中,通过对监测装置的智能标签进行扫描检测,在获取装置信息基础上,利用流水线平台自动进行监测装置的定位并与标准化工位状态进行对比,在与检测系统标准接口模块实现自动对接条件下,实现监测装置的自动加载及自动闭环、监测装置配置下载、虚端子验证、采样准确度检验等项目任务,并实现装置功能的仿真测验,生成检验报告与检测完成标签。根据该元器件保护技术方案的原理来看,其保护方案实现需应用智能标签及装置自动定位、站控层与过程层模型映射关系、装置功能仿真等技术,并在该技术方案基础上还能实现保护装置的入网检测与校验、现场更换检修等继电保护新模式,应用前景十分广阔。
        4 结语
        总之,可以这么说,智能变电站继电保护技术实现了电网发展的质的飞跃,是降低耗能、资源可持续发展的重要技术。智能变电站继电保护技术在保护采样、信息传输与同步以及稳定性、安全性均比传统变电站继电保护技术有了改革,并实现了继电保护的自动化控制,笔者相信智能变电站的继电保护技术能够为世界的电网建设带来新的变革。
        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,(10).
        [2]王鹏飞.变电站继电保护就地化整体解决方案研究[J].通讯世界,2017,(23).
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