对智能高压电网继电保护动态整定技术的几点探讨

钱　森

（国家林业局林产工业规划设计院）

对智能高压电网继电保护动态整定技术的几点探讨

钱森

（国家林业局林产工业规划设计院）

随着我国社会经济和科学技术的蓬勃发展，国家电网的输电线路、变电容量以及总体规模不断增长，并且日益向智能和高压方向发展。本文首先对智能高压电网继电保护特点及相关设备的配置原则进行了介绍，并概述了动态整定技术的运行特点，然后分析了智能电网保护原则，并研究探讨了10kV智能电网继电保护的动态整定。

智能高压电网；继电保护；动态整定

0　引言

所谓智能电网指的是依靠先进的控制方法、传感技术、测量技术、决策技术以及高度集成的、高速双向的通信网络，来有效抵御攻击、激励用户、启动电力市场、优化资产运行、满足新时代电能质量要求，进而有力地保证我国国家电网的经济、安全、可靠、高效、环境友好。作为智能高压电网必不可少的组成部分，智能变电站的继电保护越来越受到重视。但我国的智能电网刚刚进入探索建设阶段，所以对智能高压电网继电保护动态整定技术的分析研究就被摆到了十分重要的位置。

1　智能高压电网继电保护特点及相关设备配置原则

1.1智能高压电网继电保护特点

1）为不断提升我国高压电网继电保护的智能化水平和工作性能，继电保护新技术必须要符合国家电网公司《智能变电站继电保护技术规范》“灵敏性、可靠性、速动性、选择性”的要求。

2）110kV及其以上的智能高压电网的继电保护装置应该基于电网双重化配置原则，尽量保证其使用安全性和功能独立完备性。同时，依据双重化配置原则建立起的两个过程层网络必须保持其相互独立性［1］，以确保智能高压电网继电保护系统连入时具有完全独立的数据控制器。

3）采用DL/T860（IEC61850）标准对智能高压电网变电站继电保护和站控层信息进行交互操作。选用GOOSE机制或者电缆连接对联闭锁命令和跳合闸信息进行传输。利用电子式互感器或者传统互感器来收集智能高压电网的电压电流量。其中，智能高压电网变电站电子式互感器中的智能终端、A/D采样回路、过程层网络、合并单元MU等设备元器件出现损坏时，不应出现非保护性误跳闸等问题［2］。

4）在智能高压电网的变电站中，110kV及其以上的接线型式应采用EVT设置。如果技术先进和条件允许，在各变压器或线路间隔还可以采用ECVT。

5）必须尽量达到《变电站二次系统安全防护方案》和《电力二次系统安全防护总体方案》的智能高压电网变压器防护要求，对电路网络进行合理地分区，以保证通信边界和控制功能的安全。

1.2智能高压电网继电保护相关设备配置原则

1）智能高压电网继电保护系统应具有独立性和完备性，以有效解决电网中容易出现的问题。两套不存在任何电气联系的独立继电保护装置，可以维持电气网络的稳定性，因为当一套继电保护系统出现意外退出或工作异常时，另外一套继电保护系统的运行不会受到影响。

2）两套继电保护系统的电流（电压）采样值应取于相对应的独立合并单元MU。同时，双重化配置的合并单元MU也应该分别对应于相互独立的二次采样系统。双重化的两套继电保护装置及其相关设备，如跳闸线圈、智能终端、合并单元MU、网络设备、电子式互感器等，应该与直流电源一一对应，并采用具有主、后备保护功能的双重化配置保护系统。

3）智能终端、继电保护装置等电气设备之间的交互信息，如相互闭锁、位置交换、相互启动等，可以依据GOOSE网络来进行简便快捷的传输，这是因为继电保护系统的双重化配置保护之间不能直接交换信息。

4）基于双重化配置保护原则，110kV及其以上的电网线路远跳或者线路过电压位置判别功能模块应该集成在继电线路保护系统中。继电线路保护可以直接进行数据采样以及跳断路器，然后经由GOOSE网络改变重合闸和断路器状态［3］，而其余装置可以通过GOOSE网络来启动。

2　智能高压电网动态整定技术运行特点

智能高压电网对模块联系的紧密性、继电保护配置的完善性以及线路网络的规模性具有选择性的要求，应采用双套纵联继电保护来配置联络线、零序保护和接地距离。智能高压电网动态整定技术的基本原则是以灵敏度为基础，当其与选择性出现矛盾时，适当牺牲选择性。所以对于具有五回以上联络线的发电厂和变电站，如出现相邻线保护配合困难等问题，应尽量确保本线的灵敏度，但是也应符合智能高压电网整定运行的基本要求：一个电网环内只能够选择一个解列线和解列点。

类似于我国传统的电路网络，联络线为三回以下的智能电网联系较弱的发电厂和变电站，其动态整定技术应该以防误动为基础，同时努力避免越级跳闸等问题的出现和确保继电后备保护之间的配合良好，进而有效防止发电厂解列或者变电站失电等故障［4］。智能高压电网主要基于近后备保护原则来对电网进行继电保护，即选用本线另一套继电保护装置作为后备，如果电网内部断路器出现拒动等问题，则通过断路器失灵保护来达到对电网进行保护的目的。这时智能高压电网采用双纵联方式来对线路进行优化配置，确保其工作正常、可靠和安全，所以在对智能高压电路网络进行动态整定时尽量采用主保护，如纵差、纵联、母差等，而尽量少用或不用后备保护。

选用科学合理的智能高压电网继电保护运行方式是有效提升继电保护系统经济、社会、环境效益和继电保护工作性能的重中之重，而我国智能高压电网继电保护动态整定计算主要以常见运行方式为依据［5］。所以在对智能电网进行继电保护动态整定计算时，主要考虑常见运行方式下的单一故障，如一回线或一元件故障，这时整体继电保护系统仍可以正常运行。因此，动态整定计算的原则主要基于单一设备的常见运行故障，抛弃了复杂故障的动态整定分析。

3　220kV智能电网保护与110kV、500kV电网保护关系

1）220kV智能高压电网的继电保护系统主要采取的是0.5s段的安全保护，其主要目的是不伸出不同电压等级的母线。

2）如果在对110kV的智能高压电网进行动态整定时出现矛盾，就应该采用越级动态整定技术或者采取重合闸补救措施，这时智能电网动态整定系统的级差配合为0.3s。

3）110kV及其以下继电保护动态整定系统最好选择远后备保护方式来对智能高压电网进行安全防护。

4）采用分层的方式来对低一级的智能高压电网进行供电，且选用双回路或者单回辐射供电来确保受电侧独立运行，这时采用的是环路布置的开环运行模式。另外，还应配置必需的备用电源自投，以有效提升智能高压电网供电的可靠性和重合闸的成功率，缩短智能电网电气故障的切除时间以及进一步简化智能电网继电保护装置。

4　220kV智能电网继电保护的动态整定

4.1220kV智能电网后备继电保护动态整定计算的配合原则

继电后备保护的接地距离、方向零序电流、相间距离等应与原理一致的安全防护系统逐级配合整定。①应按照逐级配合的原则来对智能高压电网的接地距离进行安全保护，而且若对电网长短线动态整定出现困难，则应让长短线与相邻纵联配合计算；②智能高压电网的0.5s保护段必须依据逐级配合原则来进行动态整定，同时对速断保护进行动态整定时应达到不伸出线路末端的要求（线路变压器除外）；③当智能电网相间距离保护的灵敏性和选择性出现矛盾时，应优先考虑前者，使纵联安全保护退出时相间距离保护对全线的灵敏度能得到保证。距离Ⅰ段应尽量避免线路末端故障，对于具有单一变压器的终端线路来说，应按不伸出变压器考虑；距离Ⅱ段应与相邻线路距离Ⅰ段相互配合，以避免低压侧母线故障，并按照我国国家电网的动态整定要求来确定其灵敏度；距离Ⅲ段与距离Ⅱ段相互配合，并且尽量保证正常最大负荷电流。

4.2220kV智能高压电网线路动态整定的计算原则

由于我国智能高压电路网架结构越来越复杂以及高压电网线路越来越短，一次方式变化在很大程度上影响着零序保护，导致智能电网线路零序保护难以做到逐级配合，从而使得零序保护的动态整定计算十分困难［6］。但智能电网的零序保护只能用于解决非对称的接地故障，但是在实际智能电网中220kV电网线路后备保护中的接地距离保护和主保护中的光纤保护、高频保护都可以用于解决非对称的接地故障。智能电网实际保护数据显示，快速主保护方式是切除非对称接地故障的主要方式。

5　结束语

我国智能高压电网建设正处于探索发展阶段，但也展现出了广阔的应用前景。同时，智能高压电网必须提高其自身可靠性和安全性，以防止其对电网工人或普通民众的伤害。因此，必须进一步加大对智能高压电网继电保护动态整定技术的分析研究，朝着我国国家电网经济、安全、可靠、高效、环境友好等方向前进，从而促进我国电网事业和我国经济的不断发展。

［1］ Q/GDW_441—2010智能变电站继电保护技术规范［S］.

［2］ Q/GDW 216—2008电网运行数据交换规范［S］.

［3］战晓苏， 张少华. Grid Computing网格计算［M］.北京：清华大学出版社， 2005.

［4］静恩波， 智能电网发展技术综述［J］.智能电网与智能电器， 2010. 30（6）： 14-18.

［5］李越冰， 刘洋. 智能电网发展分析［J］.电力经济研究，2010， 170（19）： 265-266.

［6］张保会， 郝治国. 智能电网继电保护研究的进展（一）——故障甄别新原理［J］.电力自动化设备， 2010.

（2016-01-21）