数字化继电保护在110kV智能变电站中的应用

易笃越 彭安琦

（国网湖南省电力公司湘潭供电分公司 湖南湘潭 411100）

数字化继电保护在110kV智能变电站中的应用

易笃越 彭安琦

（国网湖南省电力公司湘潭供电分公司 湖南湘潭 411100）

于电力系统而言，变电站是一个接受分配电能、控制电力流向、变换电压、调整电压的电力设备，它通过对变压器性能的充分利用将与各级电压电网相连接，这也被称为输电与配电集结点。但是就目前而言，智能变电站仍处在发展、创新、完善的建设过程中，数字化技术的应用对其具有积极意义。本文对数字化继电保护在110kV智能变电站中的应用进行探析，供相关人士参考。

智能变电站；数字化技术；继电保护

1 引言

110kV智能变电站对继电保护的配置提出新的要求，必须达到安全、可靠的水平，才能投入到继电保护运行中。110kV智能变电站在继电保护配置的干预下，具有自动保护的功能，提高了对变电站信息的处理能力，推进110kV变电站的智能化发展，通过继电保护的配置设计，促进110kV智能变电站继电保护的统一发展，完善继电保护在110kV智能变电站中的运行。

2 110kV变电站继电保护的意义

在我国社会发展的过程中，电力有着巨大的作用，没有电，社会就得不到正常发展，社会生活以及社会生产就不能正常进行。近年来，我国社会用电需求越来越大，加大变电站的继电保护既是我国现代社会发展的内在要求，同时也是我国电力事业发展的内在要求。然而伴随着电力规模的扩大，电力运行安全问题也日益突出，在电力系统中，电气设备的增加会加大电力运行负荷，再加上一些外力因素的影响，使得电力系统出现安全问题，进而影响到我国社会的可持续发展。基于电力在社会中发展中的重要性，在电力系统中，继电保护技术是电力系统能否正常运行的关键。随着社会的进步以及经济的发展，高压线路也不断增多，给电力系统的运行造成了巨大的威胁，一旦电力系统出现安全隐患，不仅会威胁到供配电的正常供应，同时还会威胁到人民的生命财产安全。继电保护作为电力系统安全运行的重要保障，加大继电保护的运行有着巨大意义。继电保护可以保证电力系统的正常运转，当电力系统出现故障时，能有自动保护电力系统的正常运行，减少故障带来的损失，进而为电力企业带来经济效益和社会效益。

3 110kV智能变电站继电保护的配置

数字化继电保护配置的原则主要包括以下五点：①断路器接点位置通过点对点网络传输，对于继电保护中的联闭锁、跳合闸信息要采用G00SE网络传输方式；②在110kV及以上电压等级的双母线和单母线分段等接线型式中，为了简化二次回路，提高继电保护的可靠性，各个间隔之间要配置独立的三相ECVT；③继电保护装置应该直接采样，对电子式互感器的采样要通过两路独立的采样系统进行，每路采样系统要采用AD系统并接合并单元MU中，其输出的两路数字的采样值会经过同一通道进行同一套保护装置中，对于单间隔的保护或者多间隔的保护需要采取直接跳闸的方式，如果要采用其他跳闸方式，一定要保证相应设备必须满足快速性和可靠性的要求；④继电保护装置的安装和运行环境都要满足相应的技术标准要求，采取独立分散和就地安装的方式，并要保证继电保护装置内部各个网络的数据接口控制器处于相互完全独立的状态，以免同一装置被接入不同网络后造成各网络之间的相互干扰；⑤110kV变电所的继电保护自动化的设计与配置要求保护装置、一次设备、二次回路之间协调配合，继电保护的自动化配置要满足灵敏性、速动性、可靠性以及选择性等多方面的要求，并将加强保护装置的可靠性作为基础。

4 实例分析数字化继电保护在110kV智能变电站中的应用

该变电站的主要规模如下：50MVA主变压器三台；10kV：单母线六分段；110kV：变压器方式为环进环出支接；变压器10kV侧采用双分支。

该变电站的继电保护系统配置如图1所示。图1中，ETA、OTA、ETV、MU分别代表电子式电流互感器、电子式电流互感器、电子式电压互感、合并单元。变电站的继电保护系统分为三部分：间隔层、过程层、站控层。

图1 变电站的继电保护系统配置示意图

4.1 变压器继电保护

变压器是110kV智能变电站的核心设备，也是继电保护配置的重点。变压器配置的原则是：瓦斯保护、差动保护、后备保护、过负荷保护、过励磁保护和其他非电量保护。变压器配置主要是实现保护功能：①防护变压器自身故障，提高变压器的运行性能；②调整变压器的运行方式，避免出现过大的误差，落实配置原则的应用一般情况下，遵循变压器保护配置原则，变压器在瓦斯与差动保护中实行主保护，其他为后备保护。结合该110kV变压器的智能化表现，分析继电保护的配置。变压器继电保护需要与测控装置直接相连，可以在第一时间采集变压器的信息，迅速完成数据采样，准确的检测110kV变压器的运行现状。变压器配置中还需引入G00SE网络，强化继电保护装置之间的连接性能，一旦变压器出现运行故障，继电保护配置可以立即执行保护动作。

4.2 母联继电保护

母联配置是指1l0kV智能变电站继电保护中的母联保护。母联配置保护的原则有：①配合变压器配置保护，划分母线差动、失灵、过流等保护配置；②母线配置遵循配合原则，不能单独实行断路器保护；③母线失灵保护配置应该主动接入变压器保护。母线保护配置的功能主要体现在失灵启动和辅助保护装置两个方面。母联保护具有分段的特性，继电保护配置也要考虑分段因素的影响，完善继电保护与母线智能终端的连接方式，按照该变电站保护装置的配置要求设计单元设备，此部分配置可以利用SV连接，避免信号传输的过程中出现信息停止，满足母联继电保护配置对时效性的要求，提升其在110kV智能变电站继电保护中的可靠性。母线继电保护如图2所示。

图2 母线继电保护

4.3 线路继电保护

线路继电保护配置关系到1l0kV智能变电站一体化的运行状态，重点在测控方面完善配置，以此来提高线路继电保护配置设计的水平，如图3所示。线路配置的原则是：线路短路后备保护采用分段式的配置方式，根据110kV智能变电站的运行，要求线路配置遵循后备保护及整定配合的原则，其可设计两套线路配置，强化对智能变电站的保护。一般110kV智能变电站继电保护中的线路配置，可采用远后备的方式，处理接地、相间短路，实现线路侧保护的功能，通过平行分支的方式保护智能变电站的安全运行。线路配置可以采取直接采样的方法，借助GOOSE网络的保护性能评估线路配置，进而落实一体化的配置设计。线路配置使用的是点对点连接，在此基础上接入1l0kV智能变电站内，促使线路继电保护配置能够直接获取状态信息，即使在跨间隔的状态下，也能完成信息保护。

图3 线路保护方案示意图

4.4 智能终端继电保护

智能终端在110kV智能变电站继电保护中起到辅助作用，其在配置上的原则是：①合并单元单独设计冗余配置，还要设计独立的输出线路，间隔合并单元需设计单套配置；②增加光纤接口的数量，提供直接采样的条件；③遵循电压切换、并列的配置原则。合并单元与智能终端应该具有协同的配置功能，完善1l0kV智能变电站继电保护智能终端的信息交互，同时设计直跳方式，维护智能终端的稳定配置。

4.5 其他

4.5.1 智能化继电保护测试仪

目前，IEC-61850测试仪已经成为一款普遍通用的继电保护测试仪，但是随着数字化变电站的发展，IEC-61850测试仪越来越不能满足数字化变电站对继电保护的要求，因此，智能化的继电保护测试仪亟待进行开发研制，而在以往产品开发经验的基础上开发研制出的DRT-802测试仪是一款智能化继电保护测试仪。该测试仪具有比IEC-61850测试仪更丰富的功能，包括：支持IEC61850-9-1/9-2、G00SE收发、开入开出及小信号模拟量输出等，并且，DRT-802测试仪能够承载任意电压等级的数字化变电站继电保护装置。

4.5.2 数字化变电站的动态仿真系统

建设人工智能化电网，其对智能变电站继电保护的要求是具有信息化、自动化、数字化和交互化的特性。但是，对我国目前正在使用的智能变电站而言，其继电保护技术并不成熟和完善，并且相较于数字化设备的发展还相差很远。为了解决这一问题，可以将动态仿真系统应用在智能变电站中，首先可以对智能变电站中发生的故障和操作方法进行模拟仿真，然后将模拟信号输入到故障录波设备、自动测控系统、智能仪表等在内的二次设备中，实现记忆存储，当发生故障时继电保护设备可以通过信号传输进行自检，并实施线路的监控与保护。从而提高电网运行的安全性和稳定性，对降低电网运行事故的发生率具有重大意义。

5 结束语

总之，随着科学技术的不断发展，建设智能化电网已经成为当今时代必不可少的一项工程建设，然而，智能变电站数字化继电保护技术的改进和完善是适应智能电网建设的必然要求。由于目前我国正在使用的智能变电站数字化继电保护技术并不成熟，远远不足以满足数字化设备的发展，因此需要建立新型的智能变电站数字化继电保护技术，培养专业的继电保护人才，提高电网运行的安全性和稳定性。

[1]曾静.110kV智能变电站继电保护配置研究[J].华东科技：学术版，2015（4）：249.

[2]茹立鹏，黄勇强.110kV智能变电站继电保护装置的实施及测试检验[J].自动化应用，2013（9）：71～73.

[3]刘洋.110kV智能变电站继电保护若干问题思考[J].中国科技纵横，2015（22）：143.

TM774

A

1004-7344（2016）15-0059-02

2015-5-4

易笃越（1989-），男，助理工程师，本科，主要从事变电运行工作。

彭安琦（1992-），女，助理工程师，本科，主要从事继电保护工作。