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浅析变电站继电保护就地化的解决方案

发表时间：2020/12/24 来源：《基层建设》2020年第24期作者：赵晓军薛文峰马立军

[导读] 摘要：近年来，继电保护技术发展迅速，不断涌现出前沿技术和工艺促使设备更新换代，旨在不断提升电力系统运行可靠性。

        国网伊犁供电公司新疆伊犁 835000
        摘要：近年来，继电保护技术发展迅速，不断涌现出前沿技术和工艺促使设备更新换代，旨在不断提升电力系统运行可靠性。介绍了继电保护就地化的整体配置方案，包括线路保护、母线保护以及主变保护就地化的实现技术，并对继电保护就地化检修技术进行阐述。
        关键词：变电站；继电保护；就地化
        电网规模和装备水平的逐渐发展对电网继电保护系统提出了更高的要求，常规继电保护装置在接口形式、回路布置、装置可靠性、运维难度等方面已无法满足现有电网的需求。另一方面，芯片技术的发展、工艺水平的提升给继电保护装置的技术升级提供了基础条件。在此背景下，具有高防护等级、高集成度、运维便捷等特点的就地化保护应运而。
        对于传统继电保护装置，其新安装装置的验收检验，需在保护装置安装完成后，才能进行检验作业，且整个检验过程繁琐、效率低下；而对于运行中装置的定期检验和补充检验，则需要多间隔设备停电甚至全站陪停，检验时间长、安全风险大。相比于传统继电保护装置，就地化保护在装置形式、安装方式等方面发生了质的改变，这为保护装置检验机制的全面变革提供了良好的前提条件。因此，为充分利用就地化保护的优势，并结合就地化保护即插即用、就地安装的特点，本文对就地化保护的检验机制进行了研究，在充分利用就地化保护特点的基础上，以高效而全面的检验为导向，将工厂化检验与现场更换检验相配合的检验机制运用于就地化保护的检验中，并对具体的检验流程和方法进行了详细的阐述
        1 继电保护就地化的优点
        通过对继电保护就地化设计原则的分析，可发现这种保护方式除具有二次回路简单、投资少、维护方便的特点外，还具有如下优点[1]。
        （1）速动性和可靠性更高。由于就地化继电保护装置靠近一次设备安装，采用电缆直采直跳，取消了合并单元和智能终端，减少了测控数据传输的中间环节，原来的保护屏被小型的就地化保护装置替代，因此继电保护的速动性、可靠性得到了很大的提高。
        （2）即插即用，运维效率高。通过保护装置接口的标准化设计，采用航空插头实现了快速、可靠的插接，有效简化了二次回路；同时不同厂家装置可实现互换，缩短了维护工作时间，简化了工作流程，提高了工作效率。
        （3）可根据运行环境合理设置。根据设备所处运行环境可对其设置位置进行合理选择。如室内GIS汇控柜、预制舱的保护设置；室外智能控制柜的保护设置；室外的就地化安装及与一次设备集成安装的保护设置。
        2 变电站继电保护就地化配置
        2.1 整体配置原则
        （1）继电保护坚实可靠性、灵敏性、选择性和速动性要求，就地化通过对以往变电站继电保护运行经验总结后，有助于解决当前变电站继电保护环节复杂和数据可靠性不足的问题，促使继电保护可靠性得到显著提升。
        （2）继电保护就地化要求安装标准化，选择更加紧凑的结构，可以适应复杂的电磁环境，实现无防护的户外安装。与此同时，对于继电保护设立标准化的接口，设备间即插即用。
        （3）继电保护就地化方案应该根据断路器设置间隔保护单元，逻辑独立的方式实现线路保护，具备主变保护和母线保护功能。间隔保护单元在一次设备附近安装，根据实际情况选择直接跳闸或直接采样方式，对数据采集环节进一步优化，降低电气连接距离。变电站的过程层和站控层网络设计中，站控层采用IEC61850通信协议的制造报文规范MMS，而过程层则是选择IEC61850-8-1和IEC61850-9-2协议，实现共网传输[2]。

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        2.2 继电保护配置方案
        （1）线路保护方案。对于线路保护配置方案的设计，需要充分结合实际情况，双母线接线方式的线路间隔，可以采用两个断路器的间隔保护单元，实现独立数据采样，1台间隔单元可以独立完成线路保护功能。线路保护应该以线路测电压优先选择，也可以依据装置配置电压切换模块。
        （2）母线保护配置方案。母线保护配置方案在设计中，为了确保母线保护功能的发挥，可以选择分布式方案，线路保护复用间隔保护单元。逻辑上的主机主要是负责数据计算，也可以根据实际需要将保护功能分布到子机，实现独立预算，采用无主式母线差动保护方案。
        （3）变压器保护配置方案。对于变压器保护配置方案设计中，推行分布式方案，侧断路器对应间隔保护单元，形成双向环网，为高压侧间隔保护单元实现变压器差动保护，变压器中性点电流接入到变压器保护环网中，提供变压器保护功能。
        2.3 间隔层设备
        （1）测控。结合断路器特点，设置间隔测控单元，实现一次设备数据信息的自动化收集和处理，将其传输到站控层网络，通过站域级测控装置配置，可以实现间隔内联闭锁功能，实现测控功能。
        （2）故障录波。借助过程层网络实现数据信息的采集，将间隔保护单元信息在系统中记录，实现跳闸保护。
        （3）交换机。在满足安装条件后，可以在间隔二次设备就近组网，这样可以有效缩短设备连接距离，减少光缆能源消耗，提升系统运行可靠性。
        2.4 就地化继电保护管理单元
        由于液晶材料等无法适应就地化无防护安装的严苛环境，新一代的就地化继电保护设备液晶显示屏和按键被取消，由于在就地无法再通过按钮和显示屏进行人机交互，这样导致现场的维护工作受到了一系列的阻碍和制约，工作十分不便。所以，变电站内增加配置就地化继电保护管理单元，实现对系统的实施监控和诊断，确保系统可以安全稳定运行。
        3 继电保护就地化检修技术
        就地化继电保护装置运行中，由于人机交互界面取消，只能在智能管理单元远程实现控制，在一定程度上导致工程现场运行维护工作难度较高，涉及内容较为复杂。针对此类问题，智能运维终端可以实现数据信息自动化采集和加工，是信息资料传输的基础载体，结合实际情况开发APP，完成设备的运行、维护和检修工作，将数据信息传输存储到数据系统中，促使系统自动化管理和控制。通过智能运维终端运用后，可以实现自动化检修、巡视和回路映射，协调各项工作开展，借助信息网络技术来辅助工作开展，降低运行维护负担，提升工作效率，促使智能运维提高运行可靠性，对于就地化继电保护创新和发展具有重要的促进作用[3]。
        4 结语
        随着电网智能化运行模式的不断发展，继电保护系统也在不断发生着变化。继电保护就地化是多年来对智能变电站研究技术的一个总结，通过简化回路、精简设备分别提高了可靠性和速动性，通过就地化、小型化提高检修工作量。就地化继电保护是实现一、二次设备融合，需要注意机械振动以及电磁兼容性等问题，但随着电子信息、通信技术的快速发展，该技术会得到大规模推广应用，更加有利于电网建设。
        参考文献：
        [1]陈福锋，俞春林，张尧，等.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]李维.变电站继电保护就地化整体解决方案研究[J].通讯世界，2018（9）：132.
        [3]郑鹏祥.变电站继电保护就地化整体解决方案研究[J].电力系统装备，2018（7）：46-47.