智能变电站的继电保护配置分析

郭俊文

摘  要：智能变电站发展得非常迅速，所以，有效配置智能变电站中的继电保护是非常重要的。结合智能变电站的特点，分析了智能变电站的继电保护配置方案，给出了网络配置、间隔层、过程层设备配置和间隔间设备联系的详细方案。

关键词：智能变电站;继电保护;配置分析;单星型以太网络

中图分类号：TM774              文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.080

智能变电站是一种采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备。它是以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。智能变电站是变电站发展的新趋势，对建设智能电网、实行电网改革具有非常重要的意义。因此，为了实现电网智能化，本文将重点分析、探讨110 kV智能变电站继电保护的配置原则和实施方案。

1  智能变电站的特点

智能变电站是由站控层、间隔层和过程层组成的。它是开放式分层分布式系统，运用IEC61850通信标准。其站内信息具有唯一和共享的特点，可以保证故障信息、远动信息不重复采集。

站控层是由主机、远动通信装置和各种二次功能站构成的。它提供站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层、过程层设备等功能，形成全所监控、管理中心，并与远方监控/调度中心通信。

间隔层是由若干二次子系统组成的。在站控层和站控层网络失效的情况下，它仍能独立完成间隔层设备的监控和保护功能。

过程层是由电子式互感器、合并单元、智能单元等构成的。它能完成二次系统与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。

智能变电站与常规变电站的区别主要有以下三点：①出现了一些新设备，比如电子式互感器、合并单元、智能终端等;②应用了大量的网络交换机;③二次接线设计采用了大量的光缆。

2  智能变电站继电保护配置方案

典型的110 kV变电站主接线为高压侧（110 kV）内桥接线、低压侧（10 kV）单母分段接线。

2.1  网络配置

站控层采用的是单星型以太网络，所以，推荐全站过程层配置单星型以太网络，采用GOOSE与SV共网的方式。推荐使用单星型以太网络的原因主要有以下3点：①因为间隔数较少，为了减少交换机投资，推荐不按电压等级组建过程层网络;②因为110 kV侧间隔保护单套配置，所以，过程层网络单重化配置;③10 kV侧推荐采用常规互感器，不考虑母差保护、间隔间无配合的情况，配置GOOSE单网，用于备自投、分段保护测控装置等的相关配合。

2.2  间隔层和过程层的设备配置

设备配置主要包括互感器配置、合并单元配置、智能终端配置、保护装置配置和测控装置配置。

2.3  间隔间设备联系

110 kV线路技术方案如图1所示。每回线路配置单套完整的含主、后备保护和测控功能的线路保护测控装置，采用点对点的方式，利用第一套合并单元采集线路ECT电流、母线EVT电压，合并单元双套配置，智能终端单套配置。但是，其应通过独立的网口分别与2套主变保护连接。

图1  110 kV线路技术方案

110 kV内桥和备自投技术方案如图2所示。内桥配置单套完整的含主、后备保护和测控功能的保护测控装置，采用点对点的方式，利用第一套合并单元采集内桥ECT电流、桥合并单元双套配置、智能终端单套配置，但是，其应通过独立的网口分别与双套主变保护连接。内桥备自投装置通过SV网采集线路电流、母线电压等模拟量信息，通过GOOSE网采集线路、桥断路器位置信息和变压器第一套保护动作闭锁备自投信息。根据备自投装置安装的位置，第二套变压器保护动作闭锁备自投信息可以通过变压器保护装置的GOOSE口点对点接至备自投装置，也可以由变压器高压侧智能终端输出硬接点接至备自投装置。

图2  110 kV内桥及备自投技术方案

变压器电气量保护双套配置，每套含完整的主、后备保护功能。第一套变压器保护接入以GOOSE和SV单网;非电量保

护装置和本体智能终端单套配置、就地布置，采用直接电缆跳闸的方式;非电量保护通过本体智能终端上送动作信息至以GOOSE网，用于测控和故障录波。

低压备自投技术方案如图3所示。低压备自投接入SV和以GOOSE单网，通过SV网取得变压器低压侧和分段交流模拟量，通过以GOOSE网取得变压器后备保护闭锁信号和相应断路器位置并传递跳闸信号至相应的断路器。为了实行可靠的闭锁，2套变压器后备保护闭锁信息均需接入备自投装置。考虑到低压备自投和变压器低压侧智能终端一般都安装在开关柜内，距离较近，所以，推荐由变压器低压侧智能终端直接输出硬接点接入备自投装置，并通过电缆采集母线电压，跳分段断路器也采用电缆直接跳闸的方式。

图3  低压备自投技术方案

由于低压间隔保护安装在开关柜内，与一次设备距离较近，因此，采用常规电缆的方式采集开关量和模拟量，输出硬接点至断路器机构跳闸。

由于低压分段保护需要与变压器保护、低压备自投配合，所以，需接入以GOOSE和SV网，第一、第二套变压器保护跳分段断路器分别通过以GOOSE网和变压器低压侧智能终端直接输出硬接点实现，如图4所示。

图4  低压分段技术方案

3  结束语

综上所述，智能变电站已经逐渐成为了未来变电站发展的趋势。继电保护设备对研究智能变电站的继电保护配置有非常重要的意义。因此，为了进一步发展智能变电站，不仅要探讨变电站的网络配置问题，还要探讨各设备的配置方案，并且考虑各设备之间的联系，进而保证设备的高质量运行。

参考文献

[1]杨超.110 kV智能变电站的继电保护分析[J].数字技术与应用，2012（08）.

[2]刘勇，江均，龙波，等.智能变电站的继电保护配置研究[J].科技资讯，2013（13）.

[3]夏勇军，蔡勇，陈宏，等.110 kV智能变电站继电保护若干问题研究[J].湖北工业大学学报，2011（02）.

〔编辑：白洁〕

Intelligent Substation Relay Configuration Analysis

Guo Junwen

Abstract： Intelligent Substation developed very rapidly， so the effective allocation of intelligent substation relay protection is very important. Combining the characteristics of intelligent substation， analyzes intelligent substation relay protection scheme， giving the network configuration， detailed program spacer layer， the process layer device configuration and spacing between devices connected.

Key words： intelligent substation; protection; configuration analysis; single star ethernet