二次继电保护装置在智能变电站的应用设计

曾 娟

（广东天联电力设计有限公司，510000）

二次继电保护装置在智能变电站的应用设计

曾 娟

（广东天联电力设计有限公司，510000）

对于大朗变电站建站的背景进行了阐述，指出了大朗变电站当前所面临的问题，对于二次继电保护装置在智能变电站中的具体应用包括综合自动化系统、二次接线、直流系统、元件保护与自动化装置中的应用进行了阐述，以期为大朗变电站智能化的改造提供一定的借鉴。

智能变电站；自动化系统；二次接线；直流系统；元件保护与自动化装置

1 大朗站建站背景

220kV的大朗变电站位于东莞的东南部地区的大朗站，其主要的供电范围为大朗镇，同时兼顾向黄江以及东坑镇进行供电。大朗镇在东莞市的经济总体中占据着重要的地位，是东莞市八个最为发达的经济强镇之一，随着经济的发展该地区的用电负荷也呈现出较快增长的趋势，比如在2008年大朗变电站的最高的负荷为562MW，负载率在用电高峰期可以达到95%以上，而在夏季还经常会出现用电过载的现象。并且大朗变电站当前为较为常规的变电站需要有员工进行值守，已经投入运行20多年，变电站中的设备已经较为陈旧在当前大朗镇用电负荷越来越大的情况下，设备出现越来越多的问题，供电的可靠性非常的低，严重影响到了该地区电网的可靠性，大朗变电站于2011年进行了相关的改造工作，为了满足变电站无人值守的要求，并增强大朗变电站的继电保护水平，维持当地的供电安全与稳定，本文对大朗变电站二次继电保护装置进行了研究。

2 综合自动化系统

本数字变电站采用计算机监控系统进行设计，按照无人值守的方式进行。变电站采用分层化的分布式网络结构进行设计，来实现与站内的智能化通信。通过分布式的网络结构来实现站内电气设备的信息共享与通信。可以将整个网络分为站控层、间隔层、过程层。以计算机控制为基础按照IEC61850进行变电站综合自动化系统的建模。采用有源电子流电压传感器或者是互感器来进行信号的传播。采用太网双星的模式来组网，过程层采用点对点和网络化的传输方式。二次设备主要在主控室内；35kV设备安装在相应的开关柜上。主变压器和220kV部分采用独立的测控装置，110kV、35kV采用一体化的测控装置。220kV、110kV线路采用有源电子组合电路和电压互感器进行信号的传输；主变压器采用纯光学的电流互感器，35kV间隔采用一般的电流互感器。220kV、110kV母线电压互感器采用电子式的电压互感器，35kV母线电压互感器采用常规的电压互感器。380v电容器部门采用常规的电压互感器。

3 二次接线

3.1 二次设备的布置

变电站中设有控制室和继保室，操作员工作站、通信控制柜等都位于主控制室内；主变压器、线路、母线设备、保护部分、测控装置、直流系统、计费系统以及消防柜都位于继保室内；35kV的测控保护一体化装置位于开关柜上。220kV的智能控制终端位于开关柜上。110kV开关设备智能终端位于独立的控制柜上。主变压器部分设置有智能保护装置的终端，其就位于变压器旁。在变电站中设置有两个蓄电池，分别安装在各自独立的蓄电室内。合并单元与间隔保护一面屏，220kV/110kV母线合并单元按照电压等级一面屏，35kV母线与主变安装在同一个控制柜上。

3.2计量与测量

对于电能的计量要符合我国《电力装置的电测量仪表装置设计规范》中的相关要求。在本工程中将主变压器端设置为计量点，配置数字式的多功能电能测量仪表。将主变压器中低端设置为一般的测量点，配置数字式多功能电能测量仪表，在低压侧也要配置相应的数字式多功能电能测量仪表。将220kV的线路设置为计量点，分别设置两只多功能的电量计量仪表。将110kV的用户变线路作为电能计量点，配置两只多功能的电能测量装置。将110kV线路设置为一般的计量点，配置一只多功能的电量测量仪表。35kV部分的主变间隔设置为一般电量计量点，配置一只多功能的模拟量信号采集仪表。将35kV的仪表安装在控制柜上，其他仪表都安装在组屏上面，组屏位于主楼中的继电保护室内。

3.3防误闭锁与同期

变电站的防护系统大致有三层组成，包括站控层防护、间隔层防护和电气闭锁，站控层防误由防误闭锁软件、以及电脑钥匙和锁具。间隔层防误是由测控装置的硬件部分和软件部分组成。同期点包括110kV和220kV的断路器，各种功能有变电自动化系统和相应的测控单元组成，站控层可以对动作的过程中的信号进行监测。

3.4 二次回路参数

流电压为220V，交流电压为380V/2220V，交流电流为1A。

3.5 辅助电源系统

本数字变电站有一套不停电交流电源装置，该装置位于继电保护室内，可以满足监控设备、继电保护设置以及综合综合自动化系统对电源的要求。在继电保护室还有一套电源测试屏，便于对系统中的二次设备进行调试。继电保护实验所需要的电源都是由配电屏直接提供。还要在继电保护室设置二次交流屏，用于对继电保护、自动化装置中需要交流电的设备进行供电。该电源可以通过站内的交流配电屏来提供。

3.6 火灾自动报警系统

本数字化变电站还在继电保护室内设置了火灾自动报警系统，其通信系统采用有线传输编号信号的方式，火灾报警系统主要由联动控制主机、消防电话主机、功率放大机、单独供电单、感烟探测器、感温探测器、声光报警器、手动报警按钮、感温电缆、消防应急广播等主要部分组成，在发生火灾时，温度以及烟敏传感器可以将采集到的信号传输给联动控制主机，主机可以将该信号进行处理然后发出相应的指令给声光报警器，声光报警器通过发出火灾警报，来通知工作人员离开现场，如果温度或者烟敏传感器失灵，可以采用人工触动传感器的方式来触发报警器引导人们离开。

4 直流系统

本数字变电站按照《电力工程直流系统设计技术规程》中负荷的计算的方法来对阶梯负荷进行计算，蓄电池容量的设计要考虑正常工作负荷和出现事故时的100%负荷计算，对于事故负荷按照事故时间为2小时进行计算，本系统采用220v的直流系统作为系统中控制系统、测量系统、继电保护系统等的。采用的是2组的400AH的蓄电池，与智能化的高频开关组成成套的电源装置。直流系统采用单母线分段界限的方式，可以采用高品质能开关电源整流器组成成套的装置，由充电屏、进线屏以及馈电屏组成。系统采用直流分配供电的方式：监控设备以及主变继电保护装置采用辐射网络方式供电，开关柜的控制闸采用双回路供电的方式，照明以及应急照明设备采用独立供电的方式。

5 元件保护与自动装置

元器件的保护与自动化装置按照《继电保护和安全自动装置技术规程》中标准的要求，除了满足上述的规范要求之外，还需要结合数字化变电站自身工作的实际，根据IEC61850其中的标准进行通信建模。每台主变都要设置两面控制屏，主变保护装置的设计要遵循双重配置的标准，采用主变和后背保护一体化的方式，并将其接入双重画的过程网络。要为主变配置智能化的终端，完成对主变的非电量保护的功能，档位温度等相关方面的控制，也就是智能终端应当包括非电量保护以及对于本体的测量和控制功能。220kV无法配备相应的独立保护装置，过电流保护或者是220v的母线保护实现。110kV的的断路器也无法设置单独的保护，或者是过电流保护或者是母线保护来实现。需要将10kV补偿电容器组、馈线以及测控和保护一体化的装置安装在开关柜的内部。对于变备自投功能可以通过低压侧所安装的ATS设备来实现而不设一般的自投装置。并且设置数字式的主变故障记录屏用于记录主变的故障，该装置的设置需要考虑数字变电站建站的实际，通过接入变电站的网络层来采集报文数据，其和站控设备之间的通信可以通过IEC61850 MMS规约来进行通信。

6 结语

二次继电保护装置在数字化智能变电站建设过程中具有十分重要的应用，通过对二次继电保护装置在智能变电站建设中的综合自动化系统、二次接线、直流系统以及元件保护和自动化装置中的具体应用，为数字化智能变电站的建站提供一定的技术支撑。

[1]王青.智能变电站设计中存在的问题及改进[J]. 科技创新与应用. 2015(18)

[2]陈浩.浅析绿色环保变电站设计的思路[J]. 中国高新技术企业. 2014(14)

Application design of the two relay protection device in Smart Substation

Zeng Juan
（Guangdong Tian Lian Electric Power Design Co., Ltd. 510000）

for the establishment of the background of Dalang substation is discussed, points out the problems of Dalang substation, for the specific application of relay protection device two in smart substation integrated automation system, including the application of the two wiring, DC system, component protection and automatic control devices are described, in order to provide certain reference for the reconstruction of Dalang intelligent substation.

intelligent substation; automation system; two connection; DC system; component protection and automation device