智能变电站层次化继电保护配置优化的探讨

智能变电站层次化继电保护配置优化的探讨

吕桓 冯朝翔

国网白银供电公司

摘    要：

伴随着国内自动控制技术的不断发展, 智能变电站建设步伐持续性加快, 但就只能变电站所采用的继电保护配置来看, 所采用的就地保护配置不光在运行的过程中灵敏性不足, 且应用范围不够广泛。为切实解决这一问题, 本次研究从目前智能变电站机电保护配置的介绍入手, 制定出了层次化继电保护的优化配置方案, 并探究了实现保护优化的主要方式, 以供参考。

关键词：

智能变电站; 层次化; 继电保护;

在国内电力需求不断增加, 分布式新能源不断发展的背景下, 电网的运营与管控面临着极大的挑战, 继电保护也是入手, 如何在全新电网构架下, 更好维护智能变电站的稳定运行, 提高其运转的安全性已经成为了亟待解决的现实问题。目前智能变电站所采用的机电保护方式虽然能够有效提高信息传递与处理的效率与质量, 但其从根源来看, 与传统的保护配置区别不大。在层次化继电保护概念提出后, 其为变电站继电保护配置的优化提供了全新的思路, 实现对既有保护级别的有效细化, 自动化水平较高。但其现今的应用仍然不够广泛, 对此, 有必要加强研究工作, 以此通过变电站信息交互质量的提升, 切实保障其稳定运行。

1智能变电站继电保护配置

1.1 线路保护

现今国内电网所选用的线路保护方式分别有主保护、近后备保护以及邻线远后备保护。受保护距离的限制, 在线路整定过程中普遍会根据系统的要求进行保护整定, 而邻线保护基本上是作为应急使用的, 由于在保护线路设置的过程中, 会涵盖到线路附近设备, 所以整定过程必须对跳闸的时间进行严格控制, 防止出现越级跳闸的问题。

1.2 变压器保护

变压器保护方式分别有主保护、近后备保护以及远后备保护, 其保护顺序依次进行, 后者为前者的备用保护配置。近后备保护的内容涵盖在主保护内容中, 其中过流保护应该确保其有充分的灵敏性, 保障其能够发挥出自身的后备作用。

1.3 母线保护

一般来说, 母线保护可分为主保护以及失灵保护两大类别。母线保护通常不会设置相应的后备保护, 其以上文线路及变压器保护为直接后备, 在母线上所设置的断路器均有母线保护进行控制。

1.4 既有智能变电站继电保护配置不足

(1) 就以线路与变压器保护来看, 其所配置的后备保护设置要想切实发挥出功能, 就必须对保护时间节点进行严格控制, 确保其能够按照相应的等级先后完成有顺序的保护, 而对于变压器来说, 由于其涉及到的下级设备很多, 且配置后备保护需要承担起保护整个变电站的作用, 所以变压器后备保护配置旺旺较为繁杂, 整定过程存在很大的难度, 甚至可能出现保护时间难以满足保护设备稳定运转需求的现象, 给变电站设备的正常运转买下了一定的安全隐患。 (2) 因为母线上所配置的失灵保护基本上都归于母线保护控制, 导致其在过程性保护时, 需要有较为繁杂的信号进行触动。但就实际的运行与维护来看, 其在配置与检修的过程中, 多会耗费较大的成本, 不利于问题的快速排查。另外, 目前智能变电站后备保护决策系统的保护判定不够严格, 在实际保护的过程中, 受电气特征等多种因素的影响, 其获取电气信号可能存在一定误差, 导致其可能出现误动。

2层次化继电保护优化配置方案

2.1 保护功能优化原则

在进行保护功能确定的过程中, 必须对所需保护内容及其功能进行系统考虑, 进而才能够在保护系统中完成功能与配置的重新组合。首先, 需要按照就地保护的原则, 需要对其保护距离与连接方式进行严格控制, 尽可能防止以横向的方式进行就地保护连接。保护功能上需要具有一定的独立性, 提高保护灵敏程度。在设置站域保护时, 需要防止其与就地保护构成横向连接。针对智能变电站中重要设施的后备保护实况, 在设置站域保护时, 应该将原有后备保护内容当成保护功能实现核心目标, 并确保其能够与就地保护形成征地。就地保护的触动需要以采集信息为决策基础, 对此, 对于变压器末端等, 应该合理设置广域保护。

2.2 保护功能的优化分布方案

目前只能变电站保护功能的实现需要经过较为繁琐的整定, 容易出现高负荷运转的问题, 独立性不强, 对此, 在优化的过程中, 可以将存在一定安全风险的保护功能设置在广域保护中, 增加保护的独立性, 并依托于对变电站数据的有效采集与处理, 完成系统的保护决策。变压器在就地保护设置的过程中, 可以以差动保护以及间隙保护两种方式进行, 将其当成是变压器的阻抗保护, 并对下级设备配置过流保护等功能, 并配置到站域保护之中。对于母线的保护可只以差动保护方式开展, 将其与保护方式设置到站域保护中, 以此提高其灵敏性。在按照该方案进行配置后, 就地保护可以以相对独立的方式实现保护功能, 可有效避免横向连接问题, 有助于其功能的进一步优化, 对于运行稳定性的提升有着较大的帮助, 且能够减少维修过程中所需要耗费的成本。而以变压器后备保护为核心设置站域保护, 可以依托于变电站本身信息的交互, 提高决策的准确性, 保障保护效果。

3基于信息交互的继电保护优化

3.1 就地保护定值整定

以纵向连接设置就地保护实现了对其功能的简化, 整定内容较传统模式简单, 故可以依托于变电站内部的信息交互完成对就地保护定值的整定。为确保自动整定的有效性, 需要预先完成对设备参数的设置工作, 要结合整定的基本原则, 设计好定值, 并依托于变电站系统对就地保护的灵敏性进行监测。自动整定功能的实现需要保护自动采集设备与系统信息, 完成对存储或运行过程中各项参数的读取, 例如短路或最大负荷等数据信息。

3.2 站域后备保护优化

在对变压器保后备保护优化的过程中, 应该转变为以变电站为核心的站域后备保护模式, 一般可使用网络完成信息的采集, 实现对变电站电流、电压等数据信息的有效采集。就以稳定性来看, 站域保护由于针对的是整个变电站, 所以其在出现误动问题时将引发严重的安全问题, 对此, 为避免产生数据采集异常而导致的误动问题, 可以将其与就地保护进行有效协调, 实现协同保护。一般来说, 站域保护应该合理选用启动与选择原件等为其保护动作提供决策依据。就终端负荷智能变电站来看, 因为其所选用的启动原件应该依托于采集数据进行合理选择。在站域后备保护与就地保护协同作用的情况下, 其一旦判定了系统故障问题, 将与就地主保护协同, 实现有效的继电保护, 完成对相邻断路器的开路, 可以在很大程度上防止问题的扩大化, 也可以避免由于通信过程信息传输问题导致的保护误动, 可以构建成为阶梯式的配合模式, 能够将故障问题有效控制在一定范围内。

4结语

本次研究中首先完成了对目前国内大多数智能变电站机电保护配置及模式的分析, 并探究了该保护模式在实际应用的过程中所存在的现实问题。进而以此为基础, 对层次化继电保护优化的原则进行了系统分析, 探究了具体优化的方案。并对基于信息交互的继电保护优化方向加以了阐述, 重点说明了站域后备保护与就地保护的协同作用。为进一步保障国内智能变电站的稳定发展, 有必要加强对层次化继电保护配置的深入研究工作, 以循序渐进的方式探究更为适宜的优化方案与具体发展方向, 建立起完备的继电保护体系, 以全面提高国内变电站运行的安全性与可靠性。

参考文献

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