探讨智能变电站的继电保护跳闸方式

邝湘吉

摘 要：继电保护是对运行中电力系统的设备和线路，在一定的范围内经常检测电力系统的设备和线路是否发生异常或者出现事故，并且能够发出跳闸命令或者报警信号的自动装置。本文分析了继电保护故障的分类，阐述了继电保护故障处理原则，对继电保护故障处理的方法进行探讨。

关键词：智能变电站；继电保护；跳闸方式

0 引言

近年来，在国家政策的支持下，电网建设投资力度也在逐年增加，使电网规模不断壮大，同时，电网系统建设也越来越复杂，传统后备保护的整定配合越来越困难，难以适应现在电网的发展需求。随着智能电网的发展，建立高效、安全、环保、灵活多变的电力系统成为主要的运行发展模式。因此，在智能电网的模式下，继电保护是提高电力系统继电保护性能、适应智能电网发展的一条可研究道路。

1 智能变电站继电保护网络跳闸关键技术分析

从当下智能变电站继电保护的发展模式来看，“直采直跳”是其主要模式，但是由于这一方式在应用过程中，存在着设备维修困难等问题，可能导致对供电的平稳性产生一定影响，使继电保护无法发挥应有作用。在利用GOOSE过程中，通过对网跳进行测试，可以有效地提升网跳的安全性，保证智能变电站继电保护取得更好地效果

在进行智能变电站继电保护网络跳闸关键技术分析过程中，我们要注重对装置发送和接收文件的干扰性问题予以明确，这可能导致继电保护出现延时，从而导致保护装置无法发挥应有的性能。

对此，在继电保护过程中，就需要保证跳闸、启动和闭锁等信号进行有效地传输。这一过程中，网卡能否对无效的报文进行剔除，避免其占用CPU资源，导致报文处理时间减缓，直接关系到了网跳保护的功能是否会得到发挥。因此，智能变电站继电保护网络跳闸的关键技术在于，对网络环境进行相应的改善，通过设置交换机VLAN或是多播地址，对无效报文进行处理，从而提升信号传输的效率和信息处理速度，能够在第一时间对故障问题进行申报，使其能够快速解决。

继电保护过程中，主要采取了阵列FPGA协助CPU对报文进行处理，这一过程中，FPGA由开发者设计的方式发挥功能，其主要依靠硬件实现功能，这一过程中，需要保证FPGA具有较快的处理速度。一般来说，在使用FPGA处理报文时，GOOSE的报文速度为100Mbit/s，这可以保证报文处理具有较快的速度，能够对故障进行较好的分析。GOOSE报文处置过程中，FPGA会根据GOOSE的特点进行定制，并且为了避免无效报文占据带宽，需要对GOOSE控制模块的报文数量进行限制，可以设计16个报文/GOOSE模块。在这样的设计情况下，对应的配置为16个MAC、AppID、GOID等，在對GOOSE进行解码过程中，会将这些信息一同提交给GPU，从而保证报文信息能够被快速的读取。在对网络跳闸关键技术应用过程中，需要保证GOOSE文件具有较强的简洁性，并保证其带宽满足GOOSE数据传输需要，使FPGA在对信息处理时，能够对无效报文进行剔除，从而更好地实现继电保护功能。采取FPGA对GOOSE进行处理时，通过利用智能电子设备，提升了GOOSE的处理速度，使其在1ms范围内，对报文信息进行获取，进而保证系统快速执行命令。

2 有限广域继电保护跳闸策略

2.1 系统运行流程

系统运行主要包括3方面，下面根据图2运行流程图进行阐述。中心站有限广域集中决策模块检测出故障，并对故障原件进行判断，依据故障原件在变化中的位置判断故障模式。中心站集中决策模块根据故障模式选择最为适合的子站，以实现后备保护，子站可以在运行期间即时发送指令给后备保护。子站判断是否满足后备保护启动条件，根据运行方式、接线方式形成后备动作策略。对于监控原件或断路器发生故障时，若满足动作条件，后备保护就会正确出口；若满足返回条件，后备保护就会解除指令，并将信息反馈给中心站。

2.2 变电站不同主接线下跳闸策略

由于变电站中有不同的主接线，因此，相应的跳闸策略也不同。如断路器的保护动作失灵时，造成的经济损失比远后备保护动作小。根据智能电网有限广域系统中跳闸的实际策略，对于子站未安装失灵保护装置的情况下，当发生断路器失灵时，远后备保护在切除范围与时间上就会缩小；对于子站中装设失灵保护装置时，可根据广域信息与判断断路器在失灵保护中的可靠性。下面对根据故障模式和后备保护指令的跳闸策略对常见的3种主要接线方式进行简要分析：模式1+近后备指令。对故障原件的断路器进行搜索，作为一级的断路器元件，在跳闸期间就要启动智能失灵保护；模式2+远后备指令。在本站断路器上需要对故障原件和本站线路进行连接，作为远后备的动作原件；模式3的执行与上述情况一致。对于双母线模式而言，其是220kV及以上变电站的主要接线方式，但是较为复杂。例如模式1+近后备指令，断路器属于一级近后备的动作元件，在跳闸期间就需要启动智能失灵保护，搜索与其联接在同一母线上的相邻所有断路器，以作为二级近后备跳闸集。对于半断路接线方式，如果发生联络断路器失灵，两侧连接母线的断路器都会跳开，这个时候的故障并没有完全的隔离开，需要通过联络线延伸到下一段。下一段如若是出线段，则对变电站发送远跳指令，下一段若是电源进线，则跳本站相关变压器侧断路器。

3 全并联AT供电方式跳闸保护

3.1 工作原理

3.1.1 全并联AT供电方式原理

变电所内两段母线各引出上下行2条馈线，供电臂包括T、F线，由断路器、隔离开关同时控制T、F线的停送电。供电臂中间由AT所的母联及自耦变压器实现并联、末端由AT分区所实现并联。自耦变一端与接触网T线连接.另一端与正馈线F线连接，中点与轨道连接供电示意图如图所示。

3.1.2 保护配置

牵引变电所馈线设电流增量、过电流保护、阻抗I段保护：主变后备保护设高压侧低电压过流保护、低压侧低电压过流保护、过负荷保护、高压侧进线失压保护和低压侧过压保护；AT所、分区所馈线设失压保护、检有压自动重合闸保护。

3.2 应对措施

3.2.1 短路试验

在新线开通时，通过短路试验验证全并联供电的保护动作类型、保护之间的配合及二次接线的准确性，故障電流分布图如图2所示。模拟全并联供电方式下的T、F、T-F线故障及直供方式下的线路故障，通过跳闸数据分析馈线流互、压互极性的正确性。①AT测距故障报告能够提供馈线T、F各自的电压、电流，馈线保护装置的跳闸报告能够提供馈线的合成电流，可比较电流的合成数据分析流互极性接线的正确性。正常情况下合成电流I=It—If，若I3.2.2 定值统一

对设备进行送电前及试验结束后，要对变电所后台和保护装置的定值全部进行核对，应统一按定值设定，两者定值项目一致、数值相同。

3.2.3 预防性试验

通过交接试验及日常的预防性试验检查保护动作类型、保护定值的匹配及二次接线的准确性。①对压互、流互的接线从根部进行校验，确保压互、流互在安装时接线正确。②在交接试验及预防性试验中。要对馈线的T、F线分别加上相位相差0°、180°的电流，模拟AT供电时线路故障情况，对保护动作情况进行试验。

4 结语

综上所述，智能电网的建设是电力系统的重要改革，但是在智能电网的建设中，继电器保护系统还需要进行改进。为了提高电力系统继电器保护尤其是后备保护的适应性，就要建立分区域决策的有限广域继电器保护，从而的实现保护分区跳闸的策略，以减少停电事故为人们带来不便，更好地促进智能电网的发展。

参考文献

[1]韩本帅，王倩，孙中尉，等.智能变电站继电保护跳闸实现方式研究[J].中国电力，2012，45（8）：29-32.

[2]吴茜.智能变电站继电保护跳闸实现方式[J].城市建设理论研究：电子版，2016，（15）：107.

[3]王丹.浅谈智能变电站继电保护跳闸实现方式[J].中国高新技术企业，2015，（36）：118-119.

（作者单位：国网湖南省电力公司郴州供电分公司）