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      3. 新聞中心
        新聞中心
          數字化繼電保護系統具有開放性和互操作性  

            電網技術以及智能電氣設備的進步對變電站的影響也越來越重要,數字化變電站已經逐漸成為變電站發展的趨勢。今天主要分析智能變電站的繼電保護配置詳情基礎上對數字化繼電保護在智能變電站中的應用進行了研究和探討,旨在為相關從業者有所幫助。 

          國家電網公司制訂了相關的規范,旨在提高智能變電站的經濟效益和生產效率,加快智能電網建設。數字化繼電保護對變電站有著諸多的積極作用,我國已經在一些變電站已經應用了數字化繼電保護技術,以此得出的經驗和教訓為今后數字化繼電保護在智能變電站的應用提供了有效的經驗。 

          1. 數字化繼電保護系統概述 

          近幾年來,隨著智能化的不斷發展,變電站也逐步進入智能化和數字化發展時代。智能變電站與傳統變電站相比具有先進性和優越性,是未來變電站發展的新方向。數字化繼電保護以數字化為顯著特點,通過數字信號的方式在設備之間傳遞和通信。新一代的數字化繼電保護系統采用電子式互感器、智能操作箱、光纖等新配件設備,在應用中比傳統的微機保護系統具有明顯的高效、快捷等現代化特點。 

          1.1 使二次回路接線更加簡化 

          MU與電子互感器相互配合,能夠實時將測量值數字化處理,通過光纖傳送。這一系統具有較強的抗干擾能力,改變了傳統的二次電纜傳送回路,有效的實現了一、二次設備的隔離。數字化繼電保護系統是在現場加裝智能操作箱并組建 GOOSE 網絡,對隔離開關能夠遙控控制。所以數字化繼電保護設備與執行機構控制之間沒有了過去的電纜連接,現場各間隔之間的界限更加明晰,所以杜絕了不慎連接、碰觸電纜的情況,能夠有效避免事故發生。 

          1.2 數字化繼電保護設備如電子式互感器、智能操作箱等的應用提高了保護的可靠性 

          上文提到電子式互感器具有良好的抗干擾能力,在絕緣性能上也得到了加強,線性范圍廣等其他特點,設備的先進性確保了測量值的準確性。智能操作箱的作用是利用過程層網絡和保護裝置實時通信,把一次設備的運行情況及時傳遞,從而能對設備是否正常運行有充分了解。 

          1.3 數字化繼電保護系統具有開放性和互操作性 

          因為通信標準在這一系統中是統一的———IEC61850 標準,目前生產這一系列設備的企業在設備的型號上都基本實現了統一,能夠使變電站的設備使用具有連續性,在投資上節約成本,也使變電站的保護在更大范圍內具有開放性。國家為了促進智能電網發展,提高變電站的效率與效益,國家電網公司在 2010 年制定了《Q/GDW441—2010 智能變電站繼電保護技術規范》,該規范規定了繼電保護和設備配置的原則,繼電保護裝置和技術要求,繼電保護信息互換原則等,所以探討和研究數字化繼電保護在智能變電站中的應用離不開該規范的相關規定。 

          2. 智能變電站和相關設備的保護配置 

          多數變電站的主開關選用常規開關,例如一變電站設有電子式互感器,但是還沒有智能化應用,在建設上就可以利用自動化系統、繼電保護數字化系統、網絡系統等進行配置,使變電站成為智能化的變電站。智能變電站的配置要求比較高,如三層側設備、兩級網絡結構等。在相關設備的保護配置方面,有以下幾點要求: 

          第一,線路保護。智能變電站的保護應當是站內保護和檢測、控制多項功能有機統一的系統保護,根據間隔具體情況單套設置。線路保護主要采取直接采樣,直接跳到斷路器。

          線路間隔內設有保護測控裝置,該裝置只和 GOOSE 網互相傳遞信息,其他的都通過點對點方式,數據的傳遞是直接連接合并單元及智能終端,傳遞中對數據打包處理,利用光纖傳遞至 SV 網,與此同時也傳遞到保護測控裝置。 

          第二,變壓器保護。對變壓器保護應當嚴格按照規范的要求,不同級別的的變壓器配置不同的保護設備。本文以 110kV 變壓器為例,按照規范的要求應當配置雙套———主、后備保護一體化配置,此時要在合并單元的兩側以及智能終端的兩側均需配置雙套;采用直接采樣,直接跳到每一側斷路器。 

          第三,母聯保護。母聯保護與線路保護大體相似,知識在結構上進行了優化,母聯保護裝置直接連接合并單元和智能終端,不進行數據傳遞就能夠直接采樣、跳閘,它能夠跨間隔實現信號的傳遞。在規范中對母聯保護要求用單套配置,實現保護、監測和控制的一體化。 

          3. 數字化繼電保護在智能變電站中的應用 

          保證變電站的正常運行和安全高效的第一道防線就是繼電保護,對智能變電站來說,傳統的繼電保護方式也應隨之走向科技化和現代化,筆者認為數字化繼電保護是應用于智能變電站的有效保護方式,所以要改進繼電保護設備之間傳遞信息的方式實現數字化,就要使用電子式互感器、有智能單元的斷路器和變壓器,用光纖連接設備使信息換地實現網絡化等。筆者根據設備的變化,提出了以下幾種新的測試檢驗方法: 

          第一,傳統的方式是將電壓、電流模擬量輸入保護裝置,現在發展為光纖數字信號。光纖數字信號的要求是要對有跨間隔數據要求的繼電保護裝置,傳遞數據如果是在不同間隔間要盡量保持時間的一致性,如果無法確定或是有明顯超出接受范圍的差異,保護裝置就無法正常發揮作用。 

          第二,從實踐中總結來看傳統的變電站繼電保護大多使用接點直接跳閘,發展到智能變電站,新的網絡系統被應用到繼電保護中,數字信號通過這一網絡系統輸送給智能終端之后跳閘,這樣增加系統正常運行的安全和可靠性,對設備檢修和擴建來說也更加及時有效和安全。 

          第三,傳統的變電站的繼電保護裝置信號的傳遞需要經過GOOSE 協議下通過網絡傳輸,智能變電站經過改進將智能變電器增設了優先級別,用 GOOSE 報文傳遞數字信號。在測試檢驗中可以利用整組傳動試驗,對智能變電站繼電保護裝置的輸入和輸出信號傳輸進行準確度和時間上的檢驗。 

          第四,數字化繼電保護采取的光纖數字信號的輸入方式是最新的技術應用成果,所以必須加強對數據同步性的測試與檢驗,如母差保護、對變壓器差動保護等,同時測試實驗的內容還包括對不同的同步間隔數據的檢驗與測試。 

          第五,光纖以太網檢驗的是誤碼率以及光收發器件的功率,這一檢驗是為了確保連接的準確從而保證安全生產。數字化繼電保護系統對這一檢驗過程也是應用的現代化檢驗手段,通常借助網絡進行檢驗分析、模擬等操作。 

          第六,合并單元的檢驗。這一檢驗測試主要針對的是合并單元能否及時、準確的傳遞一次電壓和電流信號,智能變電站強化這一測試檢驗主要是為了提高數據傳輸準確性和及時性做好基礎工作,為控制系統提供數據并作出相應的處理。 

          電子式互感器、開關智能操作箱等先進的設備投入使用,以及光纖在傳遞數字信號上的及時性、精確性上的保障,智能變電站具備了數字化繼電保護的基本特征。在技術發展水平上,在國內和國外都處于領先地位,也是未來智能變電站發展的方向和趨勢。本文為未來數字化繼電保護在智能變電站的應用提供了研究依據,旨在促進變電站繼電保護的數字化建設。