变电站继电保护就地化整体解决方案研究杨国峰

变电站继电保护就地化整体解决方案研究杨国峰

杨国峰1黄新民2吴玉兰2

（1国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐830011；2国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司新疆乌鲁木齐830011）

摘要：近些年以来，电力随着经济的高速发展得到了很快的发展，继电保护设备作为一个重要的安全部件，为电网的正常运行了提供了重要的安全保障，其运行好坏直接决定这用户用电的整体用电质量，本文就这一个新的继电保护技术进行了相关探讨，通过对其进行分析，简述了其配置原则，对变电站继电保护的就地化方案中存在的问题进行了剖析，并提出了相关的解决方法，希望能够为其他工作人员提供参考。

关键词：变电站；继电保护；就地化；解决方案

1、继电保护发展现状以及未来发展

智能电网颠覆了传统的继电保护的工作模式。从技术层面上讲，主要是利用先进的综合信息监控技术和保护技术，继电保护工作发生了重大变化。继电保护伴随着wams系统将不可避免地发生巨大变革，未来智能变电站必将建立变电站信息采集中心，并且可以通过系统收集到的数据进行智能化的保护。而且，在拥有了广域的保护系统之后，会将各个系统的部分元件进行相互链接，给继电保护设备带来一次革新性的重大变化。当然，为了加强对继电保护信息的管理，有必要建立一个继电保护管理系统。该系统是变电站综合信息管理系统的一部分，主要完成继电保护信息的管理和调度。

2、就地化保护原则

智能变电站二次系统由站控层、间隔层、过程层设备，以及网络和安全防护设备组成，全站二次设备采用分散+集中的设计理念：

1）保护装置简单，二次回路简化，运行维护简捷；

2）保护功能相关的输入和输出必须可靠（电缆采样，电缆跳闸）

3）简化装置开入和开出电缆，提高防护等级（联闭锁采用网络形式）

4）装置采用标准专用连接器，不同厂家装置间互换，实现保护装置的即插即拔；

5）单间隔功能纵向集成，减少装置类型及数量，降低设备缺陷率；

6）跨间隔保护间隔化（母差，主变保护采用子机模式）；

7）通过一体化设计，将多个板卡的功能集成于单个芯片，实现继电保护装置小型化；

8）保护装置无防护就地化安装。

3、变电站继电保护就地化方案设计需要注意的方面

3.1、保护就地化新技术应用研究

积极参与保护设备就地化、小型化前沿科技项目研究。重点落实“无防护安装的二次设备就地化技术研究及应用”科技项目，针对构建新一代智能站和保护小型化、就地化需求，开展就地化保护在110千伏丰城变电站中整体解决方案和应用的研究，探索一二次设备融合技术可行性和就地化保护更换式检修、可视化运维的全新检修模式。

3.2、就地化操作箱的设计

采用就地化保护后全站设备发生了全新的变化，需要全新的整体方案。就地化线路保护和跨间隔就地化母差及主变保护采用端口和功能设计，因保护就地化取消液晶和按键而产生的新装置智能管理单元需支持全站就地化保护设备管理的功能。依然使用作为一次设备和二次设备间的接口。一次设备智能化水平低，开关无法做到标准化和智能化，因此需要使用操作箱作为一次设备和二次设备间的接口，并就地安装于一次设备，最终实现一次设备智能化。

操作箱保留基本的断路器跳合闸及必要的监视功能断路器本体结构实现的功能，操作箱不再重复设置，例如：防跳，压力闭锁，三相不一致，回路及元器件减少2/3，通过传输和转化环节和回路的优化设计，提升保护动作的快速性，提高系统的稳定性。

4、变电站继电保护就地化整体解决方案

为了进一步加强智能变电站继电保护管理，结合继电保护全过程管理要求，在前期调研的基础上，就进一步规范和加强智能变电站继电保护工作，确保继电保护安全可靠，保障公司电网安全稳定运行，提出如下意见。继电保护就地化的整体配置方案，包括线路保护、母线保护、主变保护、站域保护及间隔层其他设备就地化的实现技术。继电保护就地化的气候环境适应性、电磁环境适应性、二次回路可靠性和跨间隔保护设备就地化等关键问题，考虑到就地化继电保护运维的特殊性，提出了以自动检测和智能监测为基本方法的运维管理模式。

4.1、贯彻执行标准规范、统一继电保护实现方式

按照“统一规划、统一标准、统一建设”的原则，在智能变电站建设和改造中，继电保护“直接采样、直接跳闸”、“保护就地化布置”的实现方式，安全可靠、先进适用，符合当前技术发展水平与应用需要，适合现阶段110（66）千伏及以上智能变电站建设和改造工程推广应用。统一继电保护实现方式，指导系统设计、工程建设和智能化改造。

4.2、积极推进智能变电站继电保护就地化

在智能变电站中，继电保护就地、分散布置，能够大幅度减少电缆（光缆），降低二次回路干扰，进一步提高安全可靠性，符合智能变电站技术发展方向，同时进一步减少建筑面积，降低变电站建设成本，应在系统设计、工程建设和改造中，根据变电站一次设备条件、环境因素和保护配置要求，积极推广保护小室、集装箱式、就地柜式等保护就地化应用。

在预制电缆/光缆外部加装槽盒（优先选用热镀锌材料），槽盒双端接地，保护装置通过外壳接地螺钉与主接地网连接，接地线应在槽盒外，预支电缆铠装层在端子箱端与主接地网连接，单端接地，预制电缆屏蔽层在装置侧与连接器金属外壳相连，通过就地保护机箱外壳接地，屏蔽层在端子箱侧与主接地网连接，支架接地线在槽盒外。

就地化保护装置采用电缆直接采样直接跳闸，减少数据传输中间环节，提高保护动作快速性，简化了虚回路配置，实现少配置甚至免配置，减少间隔保护虚回路设计，优化全站SCD配置及管控难度，基于无防护，开关场安装的就地化二次设备网络架构简单，就地电缆跳闸，电缆采样，解决长电缆传输信号带来的问题。

4.3、线路保护的设计

线路保护采用模拟量电缆采样，采集本间隔电流互感器的保护电流及本隔间三相电压，线路保护采用电缆跳闸方式，通过GOOSE网络发布本装置的跳闸信号及其他状态信号，通过GOOSE网订阅其他保护或控制设备的相关信号，如：启动失灵，闭锁重合闸，线路保护通过模拟量输入方式接入必要的断路器信息，例如：断路器位置。按间隔配置两套或一套操作元件箱，完成对本间隔断路器的调合闸控制功能，安装于端子箱中，按间隔双重化配置独立的母差子机，采用无防护安装方式，完成母差保护功能，线路保护和母线保护的跳合闸出口硬压板设置在断路器就地控制柜内，线路保护、保护子机采用标准化接口，单端预制方式，线路保护采用三相PT，利用电缆采集母线单相电压用于重合闸。

4.4、母线保护的设计

母线保护采用分布式设计，配置一台保护主机，按间隔配置保护子机，子机电缆直接采用，电缆直接跳闸，主机与子机间，各子机间采用双环网通信，采用标准规约，保护装置除检修压板外其余均采用软压板，联闭锁信息采用GOOSE网络，通过主机传输，保护子机无房户安装在就地开关场一次设备附近，母线保护子机完成电压并列的功能，在就地控制柜内设置跳合闸出口硬压板，输入隔离开关位置和必要的断路器位置。

结论：深化研究继电保护实现方式。针对不同电压等级、不同接线方式的变电站，开展细化研究，优化设计，实现就地化继电保护全寿命周期内即插即用的目标，展望了继电保护就地化技术未来可能的发展方向，提高继电保护系统性能和安全可靠性。

参考文献：

[1]智能变电站就地化保护无线接入方案设计[J].吴赛，仝杰，朱朝阳，李岩军，汪洋，刘小虎.电力建设.2017（05）

[2]变电站保护多功能合一及无防护就地化研究[J].吴蕾，董若溪，赵亚飞.山西建筑.2017（01）

[3]一种新的智能变电站继电保护架构[J].刘宏君，裘愉涛，徐成斌，陈远生.电网与清洁能源.2015（03）

[4]环网分布式母线保护装置就地化实现探讨[J].周小波，汪思满，吴正学，唐治国，康丰，张云.电力系统保护与控制.2015（06）.

[5]变电站站控层无线接入就地化保护技术研究[D].刘小虎.华北电力大学（北京）2016