溫敏明

【摘 要】數(shù)字化變電站可看做是從傳統(tǒng)變電站到智能變電站的中間過渡狀態(tài)，以推廣遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的智能電子設(shè)備和電子式互感器為基礎(chǔ)，促進(jìn)變電站的數(shù)字化改造。為此，在這里本文針對110kV智能變電站中數(shù)字化繼電保護(hù)的應(yīng)用進(jìn)行了簡單分析與探討。

【關(guān)鍵詞】110kv智能變電站；數(shù)字化繼電保護(hù)；應(yīng)用

【中圖分類號】TM774 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0336-01

在新的歷史時期，南方電網(wǎng)公司強(qiáng)調(diào)要把握專業(yè)化、服務(wù)型的總體要求，緊緊圍繞新的政策和電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范，對電網(wǎng)數(shù)字化和繼電保護(hù)進(jìn)行進(jìn)一步的建設(shè)與改造，促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的提升。因此，對110kV智能變電站中數(shù)字化繼電保護(hù)的應(yīng)用的探討有其重要性和價值。

一、110kV線路繼電保護(hù)和自動裝置配置

數(shù)字化變電站可看做是從傳統(tǒng)變電站到智能變電站的中間過渡狀態(tài)，以推廣遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的智能電子設(shè)備和電子式互感器為基礎(chǔ)，促進(jìn)變電站的數(shù)字化改造。智能變電站則在數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加高級應(yīng)用，完善變電站的智能化應(yīng)用與管理。根據(jù)110kV智能變電站中的實際情況，繼電保護(hù)和自動裝置配置有：

1.互感器

用電子式互感器替代常規(guī)互感器，大幅增強(qiáng)了數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)字化、智能化，通過其感應(yīng)作用，能夠隨時感應(yīng)電路中的帶時限過流保護(hù)、電流速斷保護(hù)要求過流時限>0.5s時裝設(shè)、縱聯(lián)差動保護(hù)要求電流速斷要滿足靈敏性要求時裝設(shè)。目前，先進(jìn)互感器目前主要有ECT（羅氏線圈）、OCT（光電）、LPCT（低功率線圈）三種，通過其保護(hù)功能，實現(xiàn)雙重保護(hù)，在定值出現(xiàn)出現(xiàn)錯誤保護(hù)時，另一套保護(hù)還可以運(yùn)行。

2.線路設(shè)置

線路按單側(cè)電源放射式單回路。無時限電流速斷保護(hù)從自重要配電所引出的線路裝設(shè)、帶時限速斷保護(hù)要在當(dāng)無時限電流速斷保護(hù)不能滿足選擇性要求時裝設(shè)、過電流保護(hù)、單相接地保護(hù)根據(jù)需要進(jìn)行安裝。當(dāng)過流保護(hù)的時限不大于0.5-0.7s，且沒有保護(hù)配合上的要求時，可不裝設(shè)電流速斷保護(hù)。

3.母線分段斷路器

4.智能型空氣斷路器

空氣斷路器的工作原理：以空氣或者空氣氣流為滅弧介質(zhì)的斷路器，是空氣斷路器。斷路器斷開電流時，在斷開的兩個觸頭之間會產(chǎn)生電弧，設(shè)計中利用電弧電流產(chǎn)生的電磁力，將電弧拉長至滅弧柵內(nèi)，從而使得電弧迅速冷卻而滅?。换蛘?，當(dāng)觸頭拉開出現(xiàn)電弧時，用一股強(qiáng)烈的空氣氣流吹向電弧，而得電弧拉長并冷卻，從而最終滅弧。智能型空氣斷路器的反時限保護(hù)與熱磁斷流器相似，僅是用電子信號代替了熱磁脫扣信號。設(shè)計時可根據(jù)線路的具體要就確定保護(hù)參數(shù)，在選型相匹配的斷路器，斷路器的生產(chǎn)廠家有提供斷路器的反時限保護(hù)曲線。

二、110kV智能變電站中數(shù)字化繼電保護(hù)的應(yīng)用

1.網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案

目前南方電網(wǎng)各廠家開關(guān)量的數(shù)字化方面均使用了GOOSE作為傳輸手段，在GOOSE的傳輸上均采用了以太網(wǎng)方式，統(tǒng)一性較好。在模擬量的傳輸上有采用光纖串口和光纖以太網(wǎng)兩種方式傳輸采樣值SMV報文，按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的推薦，采樣值報文傳輸應(yīng)該使用以太網(wǎng)實現(xiàn)，各廠家應(yīng)該按照IEC61850的推薦進(jìn)行數(shù)字化變電站的工作。

2.線路保護(hù)

在110kV智能變電站中，線路保護(hù)主要是通過直接跳斷以及直接采樣的方式進(jìn)行，避免其保護(hù)裝置重合閘的失靈，另外，二次定值，需要知道一次正常工作電流，折算到二次測，經(jīng)過計算得出。在保護(hù)裝置中輸入定值即可。注意二次電流互感器1A和5A之分。因為故障情況下的電流遠(yuǎn)大于正常電流而且電動機(jī)啟動時的電流是正常工作中的5-7倍，而短路時電流更大，一般CT能線性到20倍的額定電流。為了能分辨電動機(jī)狀態(tài)（啟動或故障）而整定定值，要求有一定的上限。如果是用的二次輸出為5A的CT ，最好保護(hù)最大整定能到99A，因為電動機(jī)啟動過程中電流為 正常工作中的5-7倍，就按最小5倍算，二次電流也有25A，而保護(hù)正常整定范圍在20A，而短路電流也超過20A（二次電流）可能會發(fā)電保護(hù)拒動或誤動的情況，建議用二次額定輸出為1A的CT，或選裝置能整定到99A的綜合保護(hù)裝置。

3.變壓器保護(hù)

繼電保護(hù)一般用在電力系統(tǒng)發(fā)電配電輸電保護(hù)中，基本都是高壓。繼電保護(hù)設(shè)備及配套設(shè)備，主要的作用是縱聯(lián)差動保護(hù)，這也是變壓器的主保護(hù)，保護(hù)動作電流的整定，并且實現(xiàn)外部相間短路引起的變壓器過電流保護(hù)以及外部單相接地保護(hù)和變壓器溫升保護(hù)。其中，縱聯(lián)差動保護(hù)是三相不平衡電流保護(hù)；外部過電流保護(hù)就是防止短路等故障引起的電路流過大的保護(hù)；接地保護(hù)，這是工作接地保護(hù)，為了讓電路能夠正常的工作，防止接地故障引起系統(tǒng)影響；防止溫度過高引起爆炸。

4.母線保護(hù)

110kV智能變電站中，系統(tǒng)采用單母線或者雙母線接線時，對于母線保護(hù)而言加入CT是裝載出線的開關(guān)線路側(cè)，選擇電流互感器變比，通過雙回線路繼電保護(hù)的配置及繼電保護(hù)整定計算，形成一個電路二次回路斷線閉鎖裝置，該裝置應(yīng)能在線路發(fā)生故障時開發(fā)保護(hù)，電壓互感器二次回路斷線時能閉鎖保護(hù)。

在系統(tǒng)中，通過分段保護(hù)方案的實施，使得整個保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)更加簡單，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換時，通過智能單元、保護(hù)裝置以及智能終端，實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)和信號的跨間隔傳輸。

三、數(shù)字化繼電保護(hù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)是全新的、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、分布式的保護(hù)與控制系統(tǒng)，它除能夠完成現(xiàn)有常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)等功能外，還能夠?qū)?shù)據(jù)信息分層、分流交換自動化，真正能實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源共享，和上、下系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)。110kV的繼電保護(hù)目前算是比較成熟的，在南方地區(qū)的應(yīng)用已經(jīng)趨于穩(wěn)定，即便是最新出現(xiàn)的數(shù)字化變電站所用的數(shù)字化保護(hù)。

南網(wǎng)科研院，也根據(jù)該通知制定了相應(yīng)的細(xì)化落實執(zhí)行工作方案，接下來公司生技部將跟蹤工作方案的執(zhí)行和落實。雖然110kV智能變電站中數(shù)字化繼電保護(hù)處于國際領(lǐng)先地位，很多保護(hù)現(xiàn)狀已經(jīng)出口國外，數(shù)字化保護(hù)也對繼電保護(hù)有一定的影響，但依舊沒有做到根本性改革和應(yīng)用，基本上還是在傳統(tǒng)邏輯上的改進(jìn)，因此，要想促進(jìn)繼電保護(hù)硬件的構(gòu)架、處理能力等有所發(fā)展，保護(hù)就地化與網(wǎng)絡(luò)化或許是個趨勢。

目前的智能變電站的內(nèi)涵已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了數(shù)字化變電站，繼電保護(hù)和自動化合并的趨勢越來越明顯，實現(xiàn)的方式與傳統(tǒng)方式比有很大的變化，二次接線會減少，數(shù)字通訊的方法會在該領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在未來的幾年內(nèi)，南方電網(wǎng)的繼電保護(hù)發(fā)展趨勢：一方面會從應(yīng)用上，向高可靠性、簡便性、開放性、通用性、靈活性和動作過程透明化方向發(fā)展。另一方面，從原理上講，會向智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和綜合化方向發(fā)展，數(shù)字化繼電保護(hù)的普及會更加迅速，真正能實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源共享。

總結(jié)：

總而言之，在110kV智能變電站中，數(shù)字化繼電保護(hù)的應(yīng)用，其特征表現(xiàn)為設(shè)備智能化、建模標(biāo)準(zhǔn)化、通信網(wǎng)絡(luò)化、運(yùn)行管理自動化，一方面，提高電網(wǎng)的可靠性，保證電網(wǎng)供電的安全性，另一方面，通過對繼電保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化重組配置，大大提升了繼電保護(hù)的可操作性，因此，110kV智能變電站中數(shù)字化繼電保護(hù)應(yīng)用前景廣闊。

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