吴振洲
国网山西省电力公司太原供电公司 山西省太原市 030012
摘要：本文介绍了110kV智能变电站变压器保护配置, 主要从变压器保护总体配置、保护装置交互信息内容、保护装置配置文件的要求、方案等几个方面进行阐述。
关键词：智能站；变压器；IEC61850；
0 引言
智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备, 以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求, 自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能, 并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能。智能变电站是智能电网的重要内容, 对智能电网的建设将起到先驱作用。智能变电站具有的优势是模拟量输入回路和开关量输入输出回路都被通信网络所取代, 二次设备硬件系统大为简化；光纤代替电缆, 设计安装调试都变得简单；统一的信息模型, 避免了规约转换, 信息可以充分共享；可观测性和可控性增强, 产生如状态监测、站域保护控制等新型应用。智能变电站是智能电网建设的重要节点之一。本文就110kV智能变电站变压器保护配置从总体配置、保护装置交互信息内容、对保护装置配置文件的要求几个方面来阐述。
1 变压器保护配置
变压器保护分为电量保护和非电量保护。对于110k V变压器电量保护宜按双套配置, 双套配置时应采用主、后备保护一体化配置；当主、后备保护分开配置时, 后备保护宜与测控装置一体化[1]。变压器保护配置时差动保护和非电量保护须分开且独立。变压器保护要求具备TA断线识别和闭锁功能。必须配置经一定延时不经任何闭锁的跳变压器各侧的过电流保护和零序电流保护。
1.1 变压器主保护
主保护是满足系统稳定和变压器安全要求, 能以最快速度有选择性地切除被变压器故障的保护。变压器主保护配置比率差动及差动速断保护, 反应变压器绕组、套管及引出线上的故障, 出口跳各侧开关。
1.2 变压器后备保护
后备保护是主保护或断路器拒动时, 用来切除故障的保护。变压器后备保护用于反应外部相间短路时引起的过电流, 涉及双绕组变压器和三绕组变压器后备保护配置。
双绕组变压器后备保护配置如下:
1) 高压侧复合电压闭锁过流保护, 一段二时限；
2) 高压侧间隙零流、零压保护, 一段二时限；
3) 高压侧中性点零流方向保护, 一段二时限；
4) 低压侧复合电压闭锁过流保护, 一段三时限, 第三时限跳闸同时并闭锁备自投；
5) 对低压侧没有专用母线保护的变压器, 配置一段电流保护, 跳闸同时并闭锁备自投；
6) 低压侧系统采用电阻接地时, 配置零序过流保护, 设三段, 每段一时限；
7) 高压侧过负荷发信, 过流闭锁有载调压, 启动风冷保护。
三绕组变压器后备保护配置如下:
1) 高压侧复合电压闭锁过流保护, 一段一时限；
2) 高压侧间隙零流、零压保护, 一段二时限；
3) 高压侧零流方向保护, 一段二时限；
4) 高压侧过负荷发信, 过流闭锁有载调压, 启动风冷保护；
5) 中压侧复合电压闭锁过流保护:一段三时限, 第三时限跳闸同时并闭锁备自投。中压侧为小电阻接地系统时, 配置中压侧零序过流保护, 设三段, 每段一时限。对中压侧没有专用母线保护的变压器, 配置一段电流保护, 跳闸同时并闭锁备自投；
6) 低压侧复合电压闭锁过流保护:一段三时限, 第三时限跳闸同时并闭锁备自投。低压侧为小电阻接地系统时, 配置低压侧零序过流保护, 设三段, 每段一时限。对低压侧没有专用母线保护的变压器, 配置一段电流保护, 跳闸同时并闭锁备自投；
7) 中压、低压侧过负荷发信。
1.3 变压器非电量保护
变压器非电量保护包括本体重瓦斯、本体轻瓦斯、油温、油位异常、压力释放、冷却器全停等。变压器非电量保护采用就地直接电缆跳闸, 动作信息通过本体智能终端上送过程层GOOSE网；作用于跳闸的非电量保护, 启动功率应大于5W, 动作电压在额定直流电源电压的55%-70%范围内, 额定直流电源电压下动作时间为10ms-35ms, 应具有抗220V工频干扰电压的能力。
2 保护装置交互信息内容
保护装置交互信息内容主要要求变压器保护设备应支持上送开关量、采样值、压板状态、设备参数、定值区号及定值、自检信息、异常告警信息、保护动作事件及参数 (故障相别、跳闸相别和测距) 、录波报告信息、装置硬件信息、装置软件版本信息、装置日志信息等数据；主动上送开关量变位信息、异常告警信息和保护动作事件信息等信息；应支持远方投退压板、修改定值、切换定值区、设备复归功能, 并具备权限管理功能；应包括硬件损坏、功能异常、与过程层设备通信状况等自检信息；应支持远方召唤至少最近八次录波报告的功能。
3 对保护装置配置文件的要求
对保护装置配置文件的要求主要是针对对保护装置ICD文件与CID文件的要求。ICD、CID文件符合统一的模型要求, 适用于通用的配置工具和静态检测、分析软件。ICD文件应完整描述IED提供的数据模型及服务, 采用模块化设计, 包含版本信息。CID文件应完整描述本IED的实例化信息, 应包含版本信息。
4 智能站变压器保护配置方案
4.1 通信组网
在变电站通信网络当中，逻辑节点可以说是其中的基本单元，其中，保护输入信息即是站控层所实现的其他功能以及站控层控制信息，如输出信号、开关量状态以及操作箱保护闭锁信号等。对于变电站当中的大部分保护装置，在实际设计时则需要在该基础上进行处理，其中IED主要有间隔层继电保护以及过程层互感器保护等方面。
4.2 过程层
在电网系统当中，变电站的继电保护配置主要包括有变电站层继电保护以及过程层继电保护2部分。在变电站过程层继电保护方面，要根据变电站一次设备实际情况对其进行配置，在变电站过程层一次设备主保护配置当中，如一次设备为智能化设备，则要将设备主保护在智能化设备的内部位置进行设置。而在过程层的继电保护方面，其主要功能即对其快速跳闸做好主保护配置处理，其具有包括有对于过程层的变压器差动保护、母线差动保护以及纵联保护等。通过将变电站过程层后备保护实现对智能变电站集中保护装置系统的转化，则能够有效简化变电站的继电保护，且能够有效保障变电站继电保护的稳定性：①纵联保护配置。对于变电站的过程层线路保护来说，其通常应用的为线路纵联保护系统，以此实现过程层线路的保护。在变电站的过程层当中，线路纵联保护为保护当中的主保护部分，在后备保护设置方面，主要出于变电站集中式保护装置当中；②差动保护配置。在过程层差动保护方面，则主要通过差动保护配置方式对差动保护配置目标进行实现。在过程层当中，变电站过程层继电保护主要通过变压器差动保护为差动保护部分，在后备保护工作当中，则要在变电站保护装置当中以集中的方式进行设置。在具体设置过程层变压器差动保护时，要以单独的方式安装非电量保护部分，之后再通过电缆线线路的使用同变电站的断路器进行连接。当系统发出断路器跳闸命令后，则将以光缆线路为介质传输全站式网络线路，较好地实现变压器差动保护的目标。
4.3 间隔层
在智能变电站继电保护系统中，设计人员需要采用双重化配置方式设计继电保护系统，采用集中配置方式设计后备保护系统，对于开关失灵的设备要进行重点保护，以此来确保设备能够正常运行，高效运作。对于智能变电站中，设计人员需要对所有电压等级的集中配置方面内容多加关注，保护变电站。在这个过程中，设计人员可以通过集中配置的方式保护变电站。
5结论
智能变电站是变电站继电保护技术发展的方向和必然趋势。由于面向变电站事件的通用对象 (GOOSE) 通信技术的应用, 可以实现同一标准平台上的实时信息数据共享, 从而简化了继电保护的配置, 简化二次接线设计, 同时对变电站保护的配置提出新的、更具体的要求。
参考文献
[1]国家电网公司物资采购标准.智能变电站110kV变压器保护通用技术规范[S], 2010.
[2]Q/GDW441-2010.智能变电站继电保护技术规范[S], 2010.
[3]罗时俊, 董伟明.数字化变电站继电保护配置[J].江西电力, 2009, 33 (3) :33-35.