摘要:随着电力电子技术?光电技术和通信技术的发展,电力系统原有的运行模式进行了改进,继电器保护技术得到了更多的应用,使得电力系统智能化?网络化程度越来越高?以110kV变电站为研究对象,介绍了智能变电站的技术背景,分析了将继电器保护应用到变电站的优势,研究智能变电站的构成和变电站继电保护装置配置方案的基本特点?基于IEC61850标准,从线路保护?主变保护和母线保护3个方面入手,重点分析了这3方面对于继电保护的配置要求,实现了继电保护装置在统一的标准平台上的配置方案设计?通过某110kV变电站继电保护实际的保护动作进行分析,表明该运用该配置方案的继电保护设备能够实现其功能,在发生故障时准确动作,验证了设计方案的可行性和正确性?
关键词:智能变电站;继电保护;检测监控
1.智能变电站概述
智能变电站中直流控制回路以及部分保护逻辑回路均由GOOSE(通用面向对象的变电站事件)光纤网络实现,智能技术的应用,实现了二次回路的在线实时状态监测;合并单元技术有效减少了电流回路开路短路?多点接地和电压回路短路问题?将继电保护应用在智能变电站中,不仅仅满足在装备配置上和电力系统中基本的条件,更需要使得智能变电站和电网的运行更加高效?灵活?智能?数字化变电站和常规的变电站相比,在多个方面都具有更高的性能,能够使得网络通信方式在变电站中得到大量的采用?在数字化变电站中,所采用的网络通信协议一般为61850协议?在变电站中的继电保护装置建模的过程中采用这种协议,可以使得保护装置中的各类信号进行合理的传递和共享,提高了保护动作的效率和可靠性,降低了保护误动的概率?连续信号一般是有合并单元进行采集,主要包括的模拟量包括电流?油温?功率等数据[1],并通过通信管理机进行上送到主站?离散信号主要是0和1信号,通过数字变电站中的智能终端动作与一次设备,实现对一次设备的远程遥控?
2.二次设备安全隔离原则
2.1二次回路隔离措施
比较目前,由于智能变电站二次回路实现数字化?信息化,常规变电站遵守的“明显电气断点”的安全措施原则不再适用?因此智能变电站二次回路的隔离方式主要分为数字隔离和物理隔离2种,其中,数字隔离包括退出接收?发送软压板和投入检修压板2种方法,物理隔离主要是断开光链路和退出智能终端出口硬压板?
2.2继电保护系统整体功能原则
基于电气设施故障特点配置继电保护系统?根据110kV智能变电站的网络化特征,继电保护系统也必须具备这一特点,能够实时采集电气设施的相关数据并对其运行状态进行监控,再根据所搜集的数据和监控的运行状态来判断所发生故障的电气设施及其位置,进而对故障情况进行迅速处置?
3.智能变电站继电保护配置方案
3.1110kV及以下电压等级线路保护配置对于110kV及以下电压等级的变电站,通常是主保护和后备保护相结合的配置形式,一般情况下,主保护为双套配置,还需保证线路保护和MU配置相匹配?智能终端处只需要一套装置,但要保证使用单独网络将终端与两主变保护连接?在该配置方案中,采样信号为本间隔MU母线电压?为了防止出现网络间隔而导致延时,所以在系统采样时,将通过间隔保护对电压?电流交叉组合?但是在线路保护中出现多个间隔情况时,会限制母线MU的输入和输出?因此使用SV网络采集电压信号,既可以降低网络延时,而且也节约了网络内部大量的输入输出口,是最佳选择?
3.2过程层?
变电站相关的电气设备及传感器都在过程层中,通过过程层可对一次设备进行测控,实现一次设备的数字化和智能化,主要有采样电气量数据?执行间隔层指令等功能?过程层的保护功能是通过直接采样和直接跳闸来实现的,采样信号?跳闸信号可以利用P2P的通讯方式在过程层智能终端之间进行互相传输?一次设备主要包括主变压器110kV气体绝缘金属封闭开关设备?主变压器110kV开关柜?110kV线路气体绝缘金属封闭开关设备?75kV间隔开关和10kV间隔开关?
4.智能变电站不停电保护校验安全措施
4.1110kV智能变电站不停电
线路保护更换后要对涉及的相关回路进行传室,模拟站内一?二次设备均处于正常运行情况下的各项检修工作,有效验证了不停电检修方案的可行性?为进一步验证智能变电站继电保护不停电校验方案,2019年8月,在该110kV智能变电站对251更德线?256更都线扩建接入母线差动保护期间,模拟了更都线线路保护不停电在线校验工作,验证了智能化变电站继电保护不停电在线校验安全措施的可靠性?
4.2双重化主变保护配置
当接线方式为双母线接线形式时,不同电压等级侧的智能终?合并单元采用双配套装置,即双重化保护保护配置?为了实现非电量保护从而实现非电量时延,采用直接电缆跳闸的方式所示为双重主变保护配置方案,为了使每套装置都实现主保护和后备保护?各电压等级侧配置符合双重化标准,所以配置了双重化标准的变压器?与单套配置保护类似,对主单元和子单元进行分布式保护,利用断路器通过直接采样直接跳闸的方式实现主变保护,通过GOOSE网络对故障指令进行快速传输,传达至过程层?
4.3技术需要新一代智能变电站
站域保护控制系统运行过程中,通常需接入大量断路器,负责全面收集数据信息,以便做到不同间隔的保护计算?新一代智能变电站站域保护控制系统对技术存在较高需求,这种需求主要体现在实时性?数据流量?存储容量三个方面,具体需求如下?(1)实时性需要?考虑到继电保护通用技术条件实际需求,系统装置完整动作时长应需控制在40ms内?该时间由智能终端动作时间?保护到智能终端传输时间?保护装置动作时间?合并单元到保护传输时间?合并单元采样延时组成?由于系统集成了多个模块,各软件的实时性也会直接影响站域保护效果,因此系统动作时间需不超过30ms?因此,系统配置了由30个软件模块组成的站域保护控制系统,并保证了每个模块的动作时间均控制在1ms内,包括备用电源自动投入模块2个?集中式减载模块2个?10kV简易母线模块2个?失灵保护模块3个?110kV线路后备保护模块13个?(2)数据流量需求?以每帧1个ASDU?典型80点/周波采样实施精准计算,确定各帧数据长度?合并单元流量各为169~226byte?
5408000~7232000bit,因此可确定每个间隔流量最大值为7.23Mbit?
结束语:随着科技进步和智能化技术的日臻完善,智能变电站也逐步发展并因其经济技术优势而得到广泛应用?继电保护系统是110kV智能变电站的重要组成部分,关系到智能变电站能否正常运行?根据110kV智能变电站具体特点进行继电保护系统的设计,对于智能变电站实现安全高效运行具有重要的研究意义和实用价值
参考文献:
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