智能变电站的继电保护方法分析

智能变电站的继电保护方法分析

(浙江省送变电工程公司浙江杭州310016)

摘要:近年来,我国电力规模不断扩大,智能变电站在整个电力系统中的作用越来越突出,而随着智能变电站的快速发展,各种新型电力设备数量不断增加,这对继电保护装置设置的要求也越来越高,为了保护智能变电站的安全、稳定运行,必须加强继电保护设置,本文对智能变电站的继电保护方法进行分析。

关键词:智能变电站;继电保护;方法

引言

继电保护是智能变电站的重要组成部分,其对于保障智能变电站的安全、稳定运行发挥着非常重要的作用。

一、继电保护基本配置分析

1、数字核心部件

继电保护装置的数字核心部件实质上就是一台特别设计的专用微型计算机,一般由中央处理器(CPU)、存储器、定时器/计数器及控制电路等部分组成,并通过数据总线、地址总线、控制总线连接成一个系统。继电保护程序在数字核心部件内运行指挥各种外围接口部件运转,完成数字信号处理,实现保护原理。

2、模拟量输入接口部件

继电保护判断电力系统是否发生故障或处于不正常运行状态所依据的基本电量是模拟电量。一次系统的模拟电量可分为交流电量(包括交流电压和交流电流)、直流电量(包括直流电压和直流电流)以及各种非电量。微机型保护装置模拟量输入接口部件的作用是将电力传感器输入的模拟电量正确的变换成离散的数字量,提供给数字核心部件进行处理。

3、开关量输入接口部件

开关量是指那些反映“是”或“非”两种状态的逻辑变量,如断路器的“合闸”或“分闸”状态、控制信号的“有”或“无”状态等。继电保护装置常常需要确知开关量的状态才能正确的动作。开关量输入(简称开入)接口部件的作用是,为正确地反映开关量提供输入通道,并在微机型保护内外部之间实现电气隔离,以保证内部弱点电子电路的安全和减少外部干扰。

4、人机对话接口部件

人机对话接口部件的作用是,建立起微机型保护与使用者之间的信息联系,以便对装置进行人工操作、调试和得到反馈信息。继电保护的操作主要包括,整定值和控制命令的输入等;而反馈信息主要包括,被保护的一次设备是否发生故障、何种性质的故障、保护装置是否已发生动作以及保护装置本身是否运行正常等。微机型保护采用智能化人机界面,使人机信息交换功能大为丰富,操作更为方便。

5、外部通信接口部件

外部通信接口可分为两大类:通信接口为实现特殊保护功能的专用通信接口;另一类通信接口为通用计算机网络接口,可与电站计算机局域网以及电力系统计算机远程通信网相连,实现更高一级的管理、控制功能,如数据共享、远程操作及远方维护等。

二、智能变电站继电保护设置要求

智能变电站的电气设备和结构设置比较复杂,继电保护设置必须满足以下几点要求:其一,继电保护装置在智能变电站中的配置应满足快速性、灵敏性、可靠性、选择性等要求,确保继电保护装置动作的准确无误,严禁出现误动作或不动作,保持较高的灵敏性,消除故障隐患;其二,智能变电站的站控层MMS网、GOOSE网和过程层SV网之间是相互独立的,各个层次接入继电保护装置时,应保持各个控制器数据口保持独立;其三,智能变电站中的单母线和母双线分段形式不同,在条件允许的情况下,可以设置电子式电压电流互感器;其四,结合智能变电站的实际运行情况,还可以设置测控保护一体化装置设计,实现对智能变电站的操作控制和继电保护;其五,智能变电站在电气设备现场设置继电保护装置时,可集成安装智能终端的一些应用功能;其六,对于智能变电站的主变压器,冗余配置各侧合并单元,其它间隔合并单元可以单套进行配置;其七,对于智能变电站的合并单元,通过网络报文记录和故障录波记录过程层网络信息,还应保持GOOSE、MMS、SV等网络接口数据的独立性。

三、智能变电站继电保护设置架构

智能变电站继电保护设置主要包括变电站层和过程层,对于智能变电站的一次设备,继电保护设置可以独立配置过程层主保护,如果一次设备是智能化电力设备,在一次设备内部安装继电保护装置,或者在汇控柜中安装测控设备、合并器和继电保护装置,便于这些设备的维护检修。同时,智能变电站通过以太网来传输采样值和GOOSE,通过以太网数据帧形式来下达跳闸指令,获得开关状态,可以实现分布式保护装置的数据同步性,基于IEEE1588通信标准,避免由于通信链路交叉或者跳闸等原因造成继电保护装置出现误动作。智能变电站的继电保护配置应坚持双重优化原则,独立完成整个智能变电站的设备保护功能,在线路保护和变压器保护过程中,通过MU智能操作箱实现信息交流,统一对智能变电站设备进行监控和保护。

四、智能变电站继电保护方法

1、变压器保护

若智能变电站的保护电路设计采用双配套设置形式,其电路两侧的智能终端设备和合并单元都需配置双套保险,并且保护电路对应MU侧、间隙电流线路和中性点电流都应进行双套保护设置。

2、线路保护设置

为了实现操作控制和站内保护功能的一体化,对智能变电站利用间隔保护配置方式进行各个单套配置,在很多智能保护线路中,多是通过断路器直接阶段或者数据信息采样等方式来实现保护功能,通过GOOSE网络,导致断路器失灵,发挥重合闸保护功能,在智能变电站控制电路中,不同线路控制装置和间隔保护测量通过GOOSE网络实现信息交换,还可通过点对点连接来控制智能终端设备,实现单元合并、信息传输等功能,完成直接跳闸和数据采样,不用通过GOOSE网络实现智能变电站断路保护。

3、母联保护

智能变电站的母联分段保护设置和线路保护设置有很多相似之处,在设置分段保护装置时,将智能变电站终端设备和合并单元连接起来,不利用相关网络数据进行保护跳闸和直接采样,这样可实现智能变电站的母联保护跳闸。当前,智能变电站的分段保护跳闸主要采用点对点直接跳闸方式,利用GOOSE网络对各个保护分段实现母联保护。

五、变电站母线保护运行中注意事项

1、母线倒闸会引发切除非故障母线问题。母线倒闸后,母线差动保护不具有选择性,自动控制系统随之切除非故障母线,引发新的停电问题。工作人员应该严格按照操作规定完成母线倒闸操作,采取多种有效措施合理控制操作隔离开关过程中产生的电位差。工作人员还应注重母线电压互感器的运行状态,杜绝其出现二次侧反充电问题。

2、母线保护效果受母线类型的影响,不同类型的母线保护结果存在较大差异。在实际运行过程中,母线保护本身存在一定程度缺陷,母线倒闸过程中难免会出现母线保护选择性失灵等问题,因此,工作人员应该对母线保护进行非选择式的改造。

3、如果需要把双母线运行方式改为单母线运行方式,操作人员应该先启动母线保护手动互联压板,待手动互联压板处于正常运行状态后,将母联断路器操作熔断器取出,完成双母线向单母线的转变。

4、如果需要对母线充电,在充电之前,应及时启动充电保护装置,如果充电过程中的母线出现故障,直接断开母联断路器,即可切除母线故障。

结束语

智能变电站是我国变电站系统未来发展的重要趋势,结合智能变电站的实际运行特点,优化和改进继电保护配置方法,加强继电保护配置管理和控制,提高智能变电站的安全性、可靠性和稳定性。

参考文献

[1]解晓东.智能变电站继电保护配置分析[D].山东大学,2013.

[2]吕梦丽.智能变电站继电保护结构分析与仿真研究[D].广东工业大学,2015.

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