姚洪波
国网上海市电力公司检修公司 上海 200063
【摘要】继电保护是保证电力系统安全运行的重要措施。常规继电保护技术已经不能满足电网安全运行的要求。以智能电网为基础的站域继电保护是目前我国电力技术发展的主要方向。站域继电保护主要采用智能网络监测系统，通过采集站域继电保护所需的索引信息，对其进行有效的筛选和优化，从而达到就地保护的目的。本文阐述了研究目的和意义以及站场保护的原理和结构特征。
关键词：智能电网；站域继电保护；系统
0.引言
伴随着电力网络的迅速发展，新一代智能变电站出现。站内保是智能变电站新一代备用保护的重要技术之一。目前的智能变电站继电保护系统主要是通过两套保护装置的双重配置来实现保护可靠性。所以保护的重点只放在单位间隔上，而不是系统级协调。而站域保护的优势在于它能够克服这个问题，并将继电保护从间隔保护的设备时代转向整个系统保护，既经济又可靠。
1.传统智能电网站域保护存在的不足
在电力系统配置框架中，智能变电站与传统变电站基本相同，均采用主保护和备用保护相结合的方式对电器进行保护。在这种电力系统配置保护框架下，主保护模式一般具有比备用保护模式更快的掉电消除能力，其优点更为明显。举例来说，有些变电站使用放射性传输网络，在传统保护模式下，动作延迟比在智能站域中继保护模式晚3到4秒。此外，在电力系统的一些总线配置中，没有中、低压总线，主要由变压器来解决故障。以这种方式发生的总线故障会造成0.8 s的时间延迟，对电力系统来说是致命的。此外，在智能变电站的继电保护中，传统备用保护的主要功能是提高故障检测的灵敏度，但它并没有扩展到低压侧的继电保护。这样做会导致保护区域中的两相操作延迟，使得难以执行双重保护。
2.站域保护的原理与配置
2.1功能配置
目前，220 kV及以上电压等级的变电站多采用双保护配置。为此，110 kV变电所主要采用站内保护作为后备保护和一组主保护。站域保护的具体功能配置如下：（1）作为主干保护的备用保护，具有开关故障保护功能，缩短了备用保护消除故障所需时间；同时，在主干保护的基础上增加了简单的10 kV母线保护，与主干保护兼容。变压器下方排除10 kV总线故障比备用保护更快速、准确。（2）保护组合，如主变组合、线路冗余保护和总线开关过流保护。（3）作为变电所的安全自动控制装置，它包括降低低频负荷、过载接触开关和各种电压等级的自动启动保护。IEC61850是基于智能变电站的通信规范，可实现整个变电站的信息收集和处理，并可作为区域性电网保护控制变电站使用，为未来广泛保护奠定了基础。
2.2保护原理
智能化变电站中，站内保护功能通过GOOSE和SV网络，从所需智能终端和并发设备上收集电流和电压、组件动作和其他相关数据，经逻辑判断后，即可迅速、准确地排除故障。智能化变电站的电网设计，使得站域保护能充分获取全站信息。单组保护可与10 kV简单母线差动、备用自动切换、低频减载、线路间隔备用保护集成，使保护配置大大简化。与此同时，站内保护与站域保护紧密配合，解决了单框架保护不能解决的问题，提高了变电站备用保护的可靠性。
3.站域保护的结构特点
3.1系统结构
智能网站域继电保护装置主要由以太网硬件与交换机互连组成。其主要结构原理是采用单一装置对本地站域进行保护，该装置还可以通过传输线扩展。站域继电保护与传统保护相比，在数据处理上具有更大的优势，即通过网络监测收集数据，然后对收集到的数据进行筛选，最后通过光缆设备进行数据传输和高效处理。智能变电所通过 SV网络向变电所反馈电流、电压，故障信号如跳闸，然后通过 GOOSE网络和以太网交换机进行信号转换处理，实现故障信息的报警。
3.2通信方式
对于通信交互，智能变电站场域的继电保护主要是将信号传送到间隔层间，然后对传送的信号进行处理，信息交互则是通过机架层进行分类。每一个槽具有一个子控制器。资料处理完毕后通过。子控件会进行传输和交互。中国已发展出新一代智能变电站。调控手段更先进。可通过网络端口直接对其进行内部保护和控制。随着遥控信号标准的提高，新一代智能控制系统的开关数量也大大减少。通信协议ICE61850在电力系统自动化领域广泛应用。本标准详细规定了串行通信的帧格式。此外，还描述了各个独立单元的传输数据。每条输出信息必须包含电压，电流必须包含两个信号，以计算每一个隔离单元的数据。
3.3功能特点
站域保护程序是一个多输入多输出控制处理器。本装置采用直流站系统供电，具有多个间隔的保护控制功能。利用SV和GOOSE信号，将变压器、母线及线路的电压、电流同步采样信息和开关信息分别传送到站保护中。通过逻辑判断后，站域保护输出信号，如跳闸、停止、保护启动。智能型变电所的站、域保护通常与不同电压等级的过程级网络相连。虽为机架级设备，但具有控制设备的平台功能。在不同的时间间隔内，数据总线将不同的功能模块连接到数据总线上，且各时间间隔的保护和控制功能互不影响。各受保护模块通过光纤连接到工作站工艺层，并编写了相应的保护原理程序。站内网收集和网络跳闸是常用的保护方法。当无站域保护或测控设备时，可将保护跳闸指令直接发送到智能终端。通过网络信息收集，使站点域保护突破了托架保护的局限，与其它单托架保护不同，它可以实现多托架保护。此外，还可以在每段时间内交换机发送的消息中设置不同的标记，使保护控制功能相互独立于站点内的保护控制设备。因此，对于任何间隔的保护都将丢失或取消，而对于其余间隔的保护将保持有效且不受影响。智能变电站能迅速、方便地获得全部信息，因此，变电站保护能接收到每一条所需电流、电压、开关位置等信息。该系统在完成了现有保护的基础上，对其进行了补充和完善，并能处理并行线路故障，大大提高了保护系统的可靠性。
4.智能电网站域保护配置方案
4.1线路保护配置方案
针对系统运行的需要，对出站线路进行线路主保护配置，并根据系统运行方式对出站线路进行相应配置。按照国家电网公司关于智能变电站的相关技术规定，统一配置线路保护所需的并网设备和智能终端。采用点到点布线和直接拾取和跳转的方法来配置站域的保护。它直接连接到一体机和智能终端上，实时采集电压、电流监测数据。保护插座与智能终端直接连接，可实现跳闸功能。并联装置对电流、电压采样信号进行调制，然后上传到保护装置和SV网络。合并单元在此时间间隔内完成采样信号的调制，减少了保护单元的信息处理工作量，避免了由于网络延迟而造成的误差。在PT合路器输出线数有限的情况下，当线路保护间隔较大时，总线电压信号可通过SV网络获得。虽然这个方法有一点延迟，但是它的错误仍然在可以接受的范围之内。在GOOSE网络中，主保护动作信息和断路器状态信息。
4.2主变保护配置方案
主变保护采用完善的保护监控装置，变电站的保护配置为两套，每台试验合并单元和智能终端均为两套，保护接线与工作原理相同。主变保护采用直接采掘直接跳跃法。高、中、低压并联单元及智能终端均由光纤通道连接，保证了主变压器的保护采样和快速跳闸要求。和线路保护一样，侧合并单元将采集的总开关电流信息直接传送给变压器保护测控设备，从而实现对电流信息的直接采集。合并单元同时向SV网络传输信号，以实现备份保护。保护插座与三侧接收主智能单元及母联开关智能单元连接，实现直接跳闸。同时，智能终端和保护装置与GOOSE网络相连，并上传行程指引和行程信息。用线缆将保护变压器主体连接到非电气保护装置，然后通过主体的智能终端进行局部跳闸。利用站域保护的非电保护智能终端，通过电缆、变压器齿轮、接地开关控制等非电保护动作信息的采集，处理后上传到高压GOOSE网络。
5.结束语
智能网站域实现了全站的数据和信息共享，为继电保护配置提供了新的数据平台，可以快速排除故障状态下的故障。通过采用先进的智能变电站数据网技术，解决了传统备份协调、故障诊断速度慢等问题，实现了站域全局备份保护。新一代智能变电站采用站域继电保护，可提高站级继电保护系统的可靠性、灵敏性和选择性，保证电网安全稳定运行。
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