110KV智能变电站继电保护配置研究

110KV智能变电站继电保护配置研究

周宏宇1,王海静2

1.鄂尔多斯市恒琛工程建设有限公司 内蒙古 鄂尔多斯市 017000  2.鄂尔多斯市志远建筑有限公司 内蒙古 鄂尔多斯市 017000

摘要：国家能源局发布数据2023年1-6月全社会的用电量达到了43076亿千瓦时，同比增长5%，同时随着制造业发展不断深化，相关行业的用电量仍在不断增长中。传统变电站由于自身存在诸多弊端，早已无法满足电力系统需求。智能变电站则能实现电力系统各个单元数据的交互与共享，并且变电站中的继电保护装置能及时应对各种故障问题，全面提升了电网系统运行的稳定性和安全性。此次重点探究了110KV智能变电站的继电保护配置，得出结论要从智能变电站的三层结构、设备保护、线路保护等不同的层面来进行科学设计。

关键词：110KV智能变电站；继电保护；配置设计

智能化变电站和传统的变电站相比优势诸多，它利用了可靠、集成和环保的智能设备，可以支持电网实时自动控制、智能调节和协同互动等功能，在传统电力系统的发展基础之上，能够更好地实现电网安全和高效运行。继电保护装置能够对变电站内的电力设备故障和运行不正常等状况作出迅速地、有选择地反应，从而将故障影响的范围减到最小，提高了电网系统安全性、可靠性。

一、110KV智能变电站继电保护配置设计原则

第一，高效性、时效性、准确性原则。做好变电站的系统网络连接及同步工作，基于以太网、GPPSE、以太网交换机等设备，以便于当变电站系统发生故障问题时能高效率低处理问题，保持系统的稳定性[1]。第二，一致性、互操作原则。设备的选择要按照IEC61850相关标准，从而促使变电站的站控层内设备能通过连接后进行互操作。为保障站控层设备的一致性，保护装置厂家应要提前对设备性能进行检测，以确保均合格。

二、110KV智能变电站继电保护配置设计要点

（一）智能变电站三层结构配置

1.站控层结构配置

（1）变电站自动化系统（SAS）。SAS具备保护、监控以及远程控制诸多功能。（2）通信网关。在智能变电站的自动化系统中，通信网关主要起到的作用是对信息的采集和传输，有着较强的独立性，可不与其他系统间交互操作。在搜集数据后，它能在60870-5-101、IEC 60870-5-104等协议下进行数据转换，而后再将转换后的结果传递给变电站的调度中心或是中央控制占中。110KV智能变电站的负责人可与技术人员沟通，结合变电站情况选择单元设备或是双配置设备。（3）测控装置。该装置可按照DL/T860标准建模，能与站控层设备通信，在110KV智能变电站中发挥出数字信号采集、信号输出控制等作用[2]。

2.间隔层结构配置

（1）变电站保护控制装置。可选择符合DL/T667-1999和IEC 61850协议的智能化电子设备，该设备如今被积极地运用到数字变电站中，且采用GOOS 通信方案以及电力工业通信标准。（2）变电站管理继电器。在110KV的智能变电站中，可运用PCS-9000系列智能管理继电器，它不仅兼容性好，能满足诸多协议标准，还能支持传统电磁和现代电子的有效连接。（3）间隔控制单元（BCU）。BCU是智能变电站间隔层结构中的主要设备，作用在于控制和监测各种开关设备、断路器、隔离器等。（4）以太网交换机。PCS-9882 以太网交换机能提供1000Mbps的以太网接口，形成了高速率网络，能满足信息时代下日益增长的设备通信要求。

3.过程层结构配置

（1）合并单元MU。MU是针对互感器，为变电站的二次设备提供电流、电压等采样数据的智能化装置。它既可以是互感器的组成部分，也可是一个独立的单元。将变电站ECTS/EVTS所采集到的数据经合并单元后进行转换，转换成的数字信号在符合IEC 60044-8、IEC 61850-9-1等协议的基础上被发送到低压保护装置中。常规的合并单元可安装在保护室，需要定期进行数据采集和用于地理信息系统的MU就地安装即可。（2）智能终端单元。通过“点对点”的方式，能接受不同间隔保护装置所传来的“跳闸”命令并执行。此外，它还可为间隔层的设备发出位置信息并进行警示，要求接收到信息的测控装置做出命令的动作指令[3]。（3）电子互感器（CT/VT），其作用是可传输正比于被测量的量，而后将数据提供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。在110KV的智能变电站中，要求电子互感器的测量精度要达到标准。

（二）智能变电站设备保护配置

1.保护设备配置

（1）110KV智能变电站中的各保护设备配置都要符合DL/T860 国内标准，且设备能与站控层间进搭建起稳定的通信机制，及时满足用户的连接需求；（2）变电站的保护设备和合并单元间用多个以太网光纤口相连，且通信满足DL/T860.92的标准要求。保护设备能识别出相关数据格式，并且在发生异常情况时及时将信息传递给智能变电站的值班人员，使其能及时处理；（3）和智能终端单元的连接同样是选择多个以太网光纤口，且不同设备间的通信要满足GOOSE信息传递的协议；（4）当智能变电站的合并单元、智能终端单元等数据有异常时，此时保护设备能发挥出其“独立闭锁处理”的功能，及时对有异常的设备进行保护并闭锁，随即发出警报上传给110KV智能变电站的调度中心，便于人员及时来处理。

2.主变保护配置

第一，变电站的主变保护、后备保护均采用了独立配置的方式，主变保护主要是结合数字电度表等进行分析，而后备保护执行集测控；第二，110KV智能变电站的主变保护设备是采用MMS以太网接口来与站控层进行连接，以便于及时传递变电站中的相关信息数据，强化对变电站的管理；第三，关于主变保护和后备保护设备中的光纤接口数量，还是和变电站的采样、跳闸直采直跳技术有关，且两大保护设备和变电站过程层也要搭建起信息传递的机制。主变保护及后备保护无论是和合并单元，还是和智能终端间进行连接，都要符合IEC61850-9-2、GOOSE规范相关要求。第四，在变电站的主变保护设备箱内，要配置智能终端单元，实现信息收集（如变电站的温湿度）和信息传递、远程控制。

3.变压器和断路器故障保护配置

（1）变压器继电器直接与35KV断路器跳闸和闭合线圈相连，且110KV线路继电器直接连接到110KV 断路器跳闸和闭合线圈；（2）为了达到配置标准中“合理冗余”的条件，变电站的各个设备都要制定不同的保护方案，共设计出6个IED执行方案；（3）在锁定方案中，首要部分便是关于变电站的变压器保护，此时利用设备来锁定跳闸和断路器（包括110KV、35KV的）所有的关闭命令。（3）当锁关闭后能确保跳闸，且将本地的断路器关闭。

（三）智能变电站线路保护配置

第一，变电站线路两侧的保护选型要相同，且保护的软件也要完全一致，均能实现对智能变电站的继电保护；第二，当变电站中出现各种异常工况时，线路保护装置能及时感应并正确动作。若变电站的电力系统无任何故障问题，那么要确保保护不会被误动；第三，110KV线路保护配置在设计时，不可忽视110KV智能变电站中的线路分布电容、变压器等设备的影响，尤其是其中的谐波分量、直流分量带来的影响，要及时采取措施来避免；第四，智能变电站线路保护配置需要具备故障录波、测距、事件记录等基础功能，同时能提供相关的远方通讯和分析软件，便于变电站工程师和相关技术人员来进行管理操作；第五，线路保护装置要确保出口对称，三相短路时可靠动作，且保护动作要准确。

结语

综上所述，继电保护用于保护智能变电站的设备能够稳定安全运行，是智能变电站的重要构成部分。110KV智能变电站当前的运行中还存在诸多问题，在实践中可围绕智能变电站继电保护设计原则（如高效性、时效性、准确性原则、一致性、互操作原则、合理冗余原则）和变电站的三层结构、设备保护（保护和监测设备、主变保护、变压器和断路器故障保护）、线路保护等进行配置方案的科学设计。

参考文献

[1]曹飞,马红星.220kV智能变电站中的继电保护与控制技术分析[J].电子技术,2023,52(06):280-281.

[2]杨雨涵.基于PLC技术的智能变电站继电保护二次回路检修方法[J].电子设计工程,2023,31(10):25-28+33.

[3]马芳芳.煤矿智能变电站继电保护检维修方法探讨[J].矿业装备,2023(05):51-53.