110kV数字变电站继电保护研究余雨成--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

110kV数字变电站继电保护研究余雨成

发表时间：2020/5/9 来源：《电力设备》2020年第2期作者：余雨成

[导读] 摘要：随着现代社会的进步发展以及人们生活质量要求的提高，电能发挥着越来越重要的作用，人们的生产生活离不开电能的应用。

        (江门市大光明电力设计有限公司广东江门 529100)
        摘要：随着现代社会的进步发展以及人们生活质量要求的提高，电能发挥着越来越重要的作用，人们的生产生活离不开电能的应用。而电子式互感器技术的不断发展以及IEC61850统一标准的推出，数字化变电站逐渐兴起，其中以110kV 数字变电站数量最多，其继电保护也受到社会各界的高度关注，数字化变电站的微机保护与测控技术的应用发展更加深入，电网的运行质量也到了更高的水平。基于此，本文就110kV 数字变电站的继电保护进行了分析研究。
        关键词：110kV；数字变电站；继电保护
        引言：数字化变电站是基于IEC61850标准建立全站统一的数据模型和数据通信平台，实现站内设备智能化和二次设备网络化，以全站为对象统一配置保护和自动化功能的变电站。随着人们对电能应用需求的不断增加，数字化变电站能进一步提升变电站运行的自动化水平，提高变电站设备运行的稳定性与安全性。因此有必要加强数字变电站继电保护的研究分析，提高110kV 数字变电站的运行质量。
        一、数字变电站概述
        （一）数字变电站
        数字变电站是当前兴起的一种变电站建设方式，相比于传统的综合自动化变电站，其具有通信协调化、传输数据量大和智能化判断等优势特点，在电网的运行中也更加的稳定安全。目前在数字化变电站中主要分为过程层、间隔层以及站控层等三层，其中过程层的设备（电子式电流、电压互感器、智能变压器、合并单元等）主要实现的是自检测、自描述功能，一次侧设备的信息数据经由过程层传输给间隔层的设备，并获得间隔层设备的反馈控制指令；间隔层设备包括测量表计、保护以及测控设备等，主要就是接受来自过程层的一次设备信息并发出控制指令；站控层起到的是管理系统的作用，使用的设备有管理机、远动工作站以及监控系统等，其在实际工作中主要是对变电站各项设备的运行数据进行监控、采集信息并记录，进行判断并以为监控中心远端控制提供信息数据[1]。
        （二）数字变电站的优势特点
        1、电子式互感器
        电子式互感器是现代数字变电站采用的一种互感器，相比于传统电流、电压互感器是基于电磁原理，容易出现铁芯磁滞效应或磁通饱和等缺陷，电子式互感器采用光电技术或空芯线圈等技术从原理上避免了传统互感器的缺点。具有绝缘性能更好、体积小、无饱和、频带响应迅速、抗干扰能力强，是保障数字变电站稳定运行的基础。
        2、信息共享
        传统综合自动化变电站无统一通信协议，信息共享率低，需要经规约转换等多层次转换，效率低。数字化变电站采集设备信息，并且可以实现信息模型以及通信标准的协调统一，最终可以与公用通信网络进行有效的连接，而调度端也可通过公用通信网络随时获得变电站采集的全部设备信息，便于信息维护和后续升级改造，无需受限于同一个厂家设备。
        3、可靠性高
        当前的数字变电站中应用的信号传输介质是光纤，而传统的变电站使用的则是控制电缆，光纤的具有较强的抗干扰能力，使信息的传输更可靠，减少保护设备的误动和拒动，保护可靠性也大大提升。
        二、数字化变电站对继电保护的影响
        （一）简化二次线设计
        当前的数字变电站应用的电子式电压互感器实现了数字化输出，通过光纤传输数据，摒弃了传统互感器中的二次交流回路，真正实现了一、二次系统之间的电磁隔离。二次线设计大大简化，各单元集成化程度更高，更独立分明，实现模块化安装，现场工作人员在安装维修中也会减少误接线、误触碰的问题，保证施工安全。
        （二）简化变电站继电保护的配置
        数字化变电站的自动化程度较高，其通信技术的应用也更加深入，其能够是实现同一标准平台上的实时信息数据共享，继电保护设备集成度更高，配置更简单。
        三、110kV 数字变电站继电保护实践
        （一）数字变电站相关设备保护装置
        1、线路保护
        110kV 数字变电站的线路保护装置通过合并单元采集电子式电流互感器、电压互感器的信息，由线路保护装置装置内部完成运算和判定。保护测控装置与智能终端、合并单元等通过光纤网络传输GOOSE信息，以此来对断路器及隔离开关进行控制。而电子式电流互感器、电压互感器将线路实时电流电压转换为数字信息量经由合并单元封装，汇聚为SV信息至公用网络，各级继电保护装置均可以可靠采集。能够有效的对线路的保护进行监测，确保其工作正常（如下图1）。

        图1 110kV数字变电站线路保护控制原理图
        2、变压器保护
        变压器保护一般通过差动保护以及集中式安装后备保护等两部分进行。对于110kV 数字变电站来说，其变压器的保护装置可以采用主保护和后备保护集成一体的设备，并采用双套配置。在其检测过程中采用的是直接采样检测，两侧断路器会根据检测结果自行传输数据，而备自投动作或启动失灵等情况则需要通过网络传输GOOSE信息传输进行相应的操作[2]。
        3、母线保护
        母线保护类似于线路保护，但是比线路保护的结构层面更为简单。在母线保护期间，其不需要发挥数据传输功能，主要就是通过直接采样以及直接跳闸等方式进行，在这个过程中，母线的保护装置需要直接与终端以及合并单元进行通信。目前在110kV 数字变电站的

        母线保护中主要应用的分布式设计相关装置，线路各间隔之间采用的是分段保护方式，保护单元同时与合并单元、智能终端开展连接，并直接开展对数据的采样检测，不借助网络来开展信息数据传输、接收。同时。母线保护装置大多也可以实现跨间隔达成信号传输的功能，这样能够进一步实现跳闸指令。
        （二）变电站层继电保护
        继电保护是电网稳定运行以及安全运行的重要保障，目前在110kV 数字变电站中的继电保护装置是由电子互感器、断路器、智能化单元等来实现的，使用的光纤连接在信息的传输中起到重要的作用。110kV 数字变电站继电保护中主要采用以下实践应用：一是在跳闸环节采取光纤直接连接，利用光纤传输GOOSE 跳合闸信息来实现跳闸环节，这种方式能够保证信息数据传输至相应终端后再进行跳闸，以便提高继电保护的准确性、可靠性，也方便后续的维修护理以及扩建等工作的进行；二是通过网络传输 G00SE 信息报文等信息数据，这不仅是对以往继电保护方式的优化升级，也能够减少以往继电保护信息传输时执行各自厂家通信协议时造成的不便；三是在110kV 数字变电站继电保护使用光纤数字电压、数字信号传输来达成，能够有效实现信息数据的同步，过程中还可以隔信息开展同步检测实现保护功能；四是110kV 数字变电站继电保护中使用的光纤以太网检测对象以光学收发器件功率及传输期间形成的误码概率为主要对象，因此可以开展数字化的方式进行检测，当前主要利用的就是误码分析仪、负载模拟器等数字化设备；五是合并单元的检测也可依托数字化方式进行，检测内容包括传输电压、传输信息数据的准确性和及时性等[3]。
        结语：综上所述，继电保护是提高变电站设备运行的稳定性与安全性的重要方面，尤其在110kV 数字变电站中，相关技术人员也需要加强研究，不断提高数字化变电站的运行质量，从而提高电网的运行水平。
        参考文献：
        [1]刘丛然,梁新兰.110kV数字变电站继电保护配置方案探讨[J].电气自动化,2017(01):53-55.
        [2]甄兰英.110kV变电站继电保护故障及应对措施[J].电子制作,2013(16):236.
        [3]赖学强.提高110kV数字化变电站继电保护可靠性的措施[J].高科技与产业化,2016(08):73-75.