继电保护在数字化变电站的优化配置研究

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摘要：数字化变电站的发展非常迅速,在数字化变电站中继电保护如何配置是非常重要的。在电力系统中应采各项积极措施，以消除或减少发生故障的可能性，在故障发生时，必须有快速和有选择性地去除有故障的组件，这是保证安全操作的电力系统的有效方法。为了国家能够可持续发展，对数字化变电站继电保护进行优化设置，是现阶段比较有效的一种措施。从我国的整体情况来看，优化配置数字化变电站继电保护工作已取得初步成效。

关键词：变电站、继电保护、优化配置

中图分类号：TM411+.4文献标识码： A

现阶段的数字化变电站的应用比较普遍，不仅要解决原来的一些问题，还提高了工作效率和质量。从根本上保证居民生活和工作电力。另一方面，为了国家电网平稳运行，我们必须加强继电保护工作，一些原有的方案和措施相对阶段的问题并没有起到多大的作用，因此需要进行一定程度的创新。本文就数字化变电站继电保护优化配置进行一定的阐述。

一、数字化变电站继电保护系统的组成

信息的数字化和通信的网络化是数字化变电站的特点，因此继电保护系统不同于传统变电站由互感器、保护单元和断路器通过点对点方式连接的简单结构，会有更多的元件加入其中。合并单元用于汇集和合并多个互感器的采样数据并以一定的格式编制成数据帧上传给交换机。智能终端作为断路器等一次设备侧的数字化智能组件，在保护系统中主要用于接收保护单元发来的跳合闸和闭锁信息去控制断路器的动作，以及负责采集断路器的开关位置等信息并上传给保护单元。交换机组成的网络取代了传统的二次电缆，成为合并单元与二次设备之间信息传递的平台，有利于各设备之间信息的共享。由于继电保护对各种事件发生的时间序列有严格的准确性要求，各设备在输出信息时需要附加精准的时标信息，这就需要全站的同步时钟源进行统一对时。

二、数字化变电站继电保护配置

1、继电保护的GOOSE需求分析

电力系统保护有四个基本要求，即选择性、速度和流动性、灵敏度和可靠性。选择性和灵敏度与保护系统的相关，GOOSE主要影响继电保护的速度和可靠性。

电力系统继电保护有4个基本要求,即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。其中选择性和灵敏性与继电保护系统(包括量测和保护通信)相关,GOOSE主要影响继电保护的速动性和可靠性。在相同的一次、二次设备条件下,与传统保护接点直接跳闸方式相比,继电保护采用GOOSE报文经网络发信给智能操作箱的方式增加了中间环节,保护总动作时间有所延长,关键在于这段延时能否稳定地控制在一定的时间范围内。采用 GOOSE 后 ,继电保护通过网络传输跳闸和相互之间的启动闭锁信号。与传统回路方式相比,可靠性主要体现在网络的可靠性和运行检修及扩建的安全性上。

2、GOOSE 报文信息

GOOSE 报文采用者/订阅者的方式，实现装置间一点对多点数据的快速传递。在继电保护系统中，GOOSE 报文一般作为跳合闸信号、开关位置信息和闭锁信号等信息的载体，在保护单元和智能终端之间传输，并最终达到控制断路器的目的。

与SV 报文相同，GOOSE 可以采用点对点的方式连接，也可以采用组网的方式。前者不需要交换机，但在每个保护单元和智能终端之间都要用专用的光纤连接，后者更符合IEC 61850 的标准和信息共享的原则，但在网络流量过大时会对跳合闸的实时性产生影响，因此一般赋予GOOSE 报文较高的优先级，从而保证其可靠传输。

三、保护配置方案

数字化变电站是变电站自动化技术的发展方向的基本特征，包括使用电子式互感器，智能开关设备，实现智能化替代光纤通信电缆实现二次信息传输网络以及按照IEC61850标准实施的信息模型，通信协议标准的变化。

目前的数字化变电站保护配置方案可以分为常规保护配置方案和系统保护配置方案：

1、传统的保护方案和保护，如果采用传统的变压器配置，按对象进行配置，如主变压器保护、线路保护、母线保护、开关保护。将原来保护装置的交流量输入插件更换为数据采集光纤通信接口，I/O接口插件换为GOOSE光纤通信接口，CPU插件更换模拟处理用于通信的接口处理。原操作插件转移到智能控制箱，保留部分开入作为压板投退，开出的压板投退取消或转移到智能操作箱上。

2、系统保护方案采用双重化配置的原则，每一套系统继电保护装置，都可以完成全站所有设备的继电保护功能，并能完成监测和控制功能。每个系统包括主变压器保护、线路和母线保护和监控等，保护在原理上两套完全一样，可以互为备份，独立投退。与常规保护配置方案比较，系统保护配置方案可以保护多个对象元件，将信息共享综合利用，设备数量少，网络结构简单，但目前还缺少运行经验。

IEC61850标准所倡导的面向对象的建模思想和建模嵌套继承的制度，建模为系统提供了极大的灵活性。现在，这种灵活性正在被各个保护厂家充分地利用，但对于用户来说，利用这种灵活性如何测试和统一是必须解决的问题。

四、常规保护配置方案

常规保护配置方案和采用常规互感器的保护配置一样,按对象进行配置,如主变压器保护，母线保护，线路保护以及开关保护。利用数据采集光纤通信接口代替原来的交流量输入插件，I/O接口插件换为GOOSE光纤通信接口，CPU插件模拟量处理更换为通信接口处理。再将原来的操作插件转移到智能操作箱上，保留部分开入作为压板投退取消或转移到智能操作箱上。

五、系统保护配置方案

系统保护方案使用双重化配置的原则，每一套系统继电保护装置，均可以完成全站所有设备中继电保护功能以及监测和控制功能。每个系统包括主变压器保护，线路和母线保护和监控等，保护在原理上两套完全一样，，可以互为备份，独立投退。

数字化变电站是变电站继电保护技术发展的方向和必然趋势。系统保护方案对保护配置进行了全面改革，多套保护功能运行于一套装置内,易于系统故障的行为分析和全站集中信息共享，但经验少，运行现场调试人员不熟悉这个程序，但它是数字继电保护的发展方向。

参考文献：

[1] 周建武.电力系统变电站继电保护研究[J]. 中国高新技术企业. 2012(18)

[2] 谢雄波.数字化变电站继电保护技术的应用分析[J]. 中国新技术新产品. 2011(13)

[3] 文君. 继电保护装置测试在数字化变电站中的应用[J]. 广东科技. 2010(24)