张瑞鹏
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摘要：智能变电站继电保护就地整体化是一个重要的发展方向，该模式能够有效减少继电保护系统数据传输环节，实现了对一次设备的“贴身保护”，提高了运行可靠性。本文详细分析阐述变电站继电保护就地化整体解决方案要点内容的基础上，总结了该模式的应用效果，旨在提供一定的参考与借鉴。
关键词：变电站；继电保护；就地化；整体解决方案
1.继电保护就地化的优点
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。
1.2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。
2.变电站继电保护就地化整体解决方案
就地化继电保护通过继电保护的开关场就地安装简化二次回路提高保护可靠性，取消合并单元和智能终端以提高保护动作速度，能满足复杂电磁环境及各种恶劣气候。下图1为继电保护就地化配置方案。
2.1线路保护配置
在继电保护就地化配置方案中对于双母线接线方式的线路间隔，由相应间隔保护单元完成线路保护功能；对于3/2接线的线路间隔，由2个断路器对应的间隔保护单元独立采样后进行数据级联，由其中1台间隔单元完成线路保护功能。重合闸、断路器失灵保护功能由相应断路器的间隔保护单元实现。线路保护优先采用线路侧电压，也可按照装置分别配置电压切换模块。
2.2母线保护配置
母线保护配置方案不设置独立的母线保护装置，母线保护功能采用分布式方案，与线路保护复用间隔保护单元。各间隔保护单元采用双向环网连接，共同实现母线保护功能。母线电压互感器设置独立的电压互感器保护子机采集母线电压并接入环网。
2.3变压器保护配置
变压器保护功能也采用分布式方案，如图1所示，由各侧断路器对应的间隔保护单元组成双向环网，变压器差动保护在高压侧间隔保护单元中实现，各侧后备保护功能可在各侧断路器间隔保护单元中独立实现，变压器中性点电流或公共绕组电流由独立的采集单元接入变压器保护环网。
2.4站域保护配置
站域保护与就地化继电保护相互协调、相互配合、相互补充，功能上可按照层次化保护的原则进行配置，实现对就地保护的冗余配置和优化，即按等级分别设置，接收来自线路、母联（分段）、变压器各间隔保护单元等输出间隔采样和间隔设备状态信息，完成备自投、110kV断路器失灵、过载联切、低周减载等功能；也可以简化就地化继电保护的后备功能，简化其整定、调试工作，加强主保护的可靠性。
2.5间隔层其他设备
（1）测控。按照断路器分别设置间隔测控单元，采集相关一次设备信息并上送到站控层网络，间隔内联闭锁等功能可配置站域级测控装置实现。
（2）故障录波。故障录波装置通过过程层网络采集各间隔保护单元输出的SV和GOOSE信息记录系统扰动及保护跳闸。
（3）交换机。交换机具备户外无防护安装条件后，可实现间隔二次设备就近组网，避免大量的光缆连接，简化二次回路，提高可靠性。
2.6就地化继电保护管理单元
由于液晶材料的耐低温能力以及装置尺寸的限制，就地化继电保护取消了人机交互界面，对现场保护的运维造成了不便。因此在变电站层设置就地化继电保护管理单元，接入全站的就地化二次设备，替代原有的保护装置液晶界面，同时可实现保护在线监视和智能诊断等高级功能。
3.变电站继电保护就地化整体解决方案应用效果分析
3.1提升保护性能，减少环境因素干扰
变电站就地化保护可减少保护中问环节，保护动作快、单问隔保护装置整组动作时间相较目前智能变电站可减少8-10ms，提升保护的快速性。就地化保护通过单问隔功能纵向集成，能够减少装置类型及数量，整体降低设备缺陷率，单装置失效影响范围减小，系统可靠性得到明显提升。此外，就地化二次设备网络架构简单，就地电缆跳闸电缆采样，解决长电缆传输信号带来的问题，如CT饱和、多点接地、回路串扰、分布电容放电等问题。
3.2即插即用，检修维护效率提升
由于采用就地化安装，保护装置的物理形式发生了根本性变化，过去在检修过程中更换插件/消除保护装置缺陷的方法不再适用，当装置出现故障时，需要对装置整体进行更换。由于采用了专用连接器，连接器的所有线芯都经过标准化，在更换保护装置时，装置的所有外部回路均保持不变，只需将故障的保护装置与专用连接器分离，并更换新的保护装置，经过简单的回路传动试验后，保护装置即可投入运行，实现了保护装置的即插即用。由于没有外部回路的工作，保护装置的更换时间大大缩短，现场作业简单高效，检修效率大大提高。
3.3继电保护系统全过程节能增效
通过就地化保护应用推动智能站二次系统整体设计方案优化、一次设备接口标准化及运维技术和管理的创新，促进智能站设计建设、安装调试和运行维护等环节全面提升，实现变电站安全可靠、运维便捷、节能环保、经济高效。
（1）设计建设阶段。由于所有保护均采用就地直接安装，取消间隔保护屏和智能控制柜、仅配置就地端子箱，保护集成合并单元和智能终端，并通过航空插头直接采样、跳闸，光缆数量减少。
（2）安装调试阶段。保护装置就地布置，长线缆大幅减少，敷设容易；装置采用就地安装且大部分接线采用航空插头预制，安装简单，整站二次设备安装时间缩短；专业化检修中心利用自动测试技术等提高测试效率；全站保护配置、调试完毕后发往现场，现场经整组传动后即可投运，调试时间缩短。
（3）运行维护阶段。利用就地化保护便于安装和更换的优势，现场检修工作以快速更换为主，减少设备停电时间和电网正常方式破坏时间，提高电网运行效率和可靠性；无问隔保护虚回路设计，简化全站SCD配置及管控难度；配置一键式下装，实现少维护、易维护，现场工作量大幅降低；结合二次设备状态监测、虚回路可视化及配置文件管控，提高设备全生命周期管理质量、确保系统稳定安全运行。
结语
综上所述，变电站机电保护就地化，能够提升保护动作的快速性和可靠性，实现设计建设、安装调试和运行维护的全过程降本增效，具有极高的实际应用价值，并且已有部分就地化保护装置经过了实践检验，能够满足现场恶劣的工作环境，具备了推广使用的基础。
参考文献：
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