（国网衡水供电公司 053000）
摘要：当前智能变电站过程层网络中大量使用合并单元及智能终端，增加中间传输环节降低了保护动作速度；同时合并单元及智能终端一般安装于户外就地汇控柜，抗电磁干扰能力差，故障率较高，也不利于电网的安全稳定运行。本文就针对智能化变电站就地化保护配置方案进行简要分析，为今后智能变电站就地化保护设计提供参考。
关键词：智能变电站；就地化保护；配置方案
智能变电站采用智能化一次设备替代常规一次设备，数据传输形式由模拟量转变为光数字量，减少了变电站的二次电缆，提高了信息的共享水平，获得了良好的应用价值。但是相比于常规变电站，增加了智能终端及合并单元等中间环节，而且采用组网的通讯模式，保护的动作时间较常规保护延长，合并单元及智能终端一般安装于户外就地汇控柜，运行环境恶劣，抗电磁干扰能力差，故障率居高不下。因此为了保障智能变电站的安全运行，需要加强对其就地化进行保护。
1智能化变电站的简述
智能化变电站，即变电站自动化系统的出现和的发展，是依靠监控系统以及电脑继电保护技术共同组成的。它利用光电式互感器等机电一体化的设备，依靠计算机网络技术，将变电站对信息的采集和传输，实现了智能化的处理，极大地提高了信号处理的速度和准确性。一般来说，智能化变电站具有鲜明的技术特征。首先，它实现了信息的采集、网络通信以及数据的共享。采用电子式互感器等智能化电气测量系统，实现了数据采集的智能化，将传统变电站装置冗余的情况转变为信息的冗余，实现了电力信息的集成化应用。此外，它打破了传统变电站在监视、保护、控制、故障录波、量测以及计量等孤立的、单一的装置模式，有效地避免了设备配置的重复，实现了信息的共享，并极大地降低了成本。另外，整个监测系统变得重量轻、体积小、结构紧凑，系统的维护、配置以及工程的实施更加精简，实现了设备的优化配置。
2智能变电站保护配置的现状分析
智能变电站作为智能电网的重要基础和节点支撑对电网运行非常重要。但是由于各地区实施的保护智能变电站配置的方案各不相同，而且过程层网络化过分依赖于交换机，其运行可靠性决定系统的可靠性，作为通信设备交换机的设计思路和继电保护的需求不能完全吻合。交换机的拖延时间不满足继电保护的快速性要求。网络方案时采样值同步依赖于同步时钟。网络技术与智能设备仍不够成熟。
3智能变电站就地化保护配置的原则
智能变电站就地化保护配置的原则表现为：①单间隔接入保护。单装置完成所有功能。例如：线路保护、母联（分段）保护。②跨间隔保护采用分布式布置，每种保护配置独立的子机。例如：主变保护子机、母差保护子机。③本间隔信息联系：电缆直接采样、直接跳闸。例如：电流、电压采用电缆直接采样，保护跳闸、重合闸用电缆直接跳闸。④跨间隔保护联系：采用GOOOSE网。例如：启动失灵、远跳、解复压等跨间隔信号。
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4智能变电站就地化保护配置方案的分析
4.1线路就地保护配置方案
该线路采用数字化距离保护装置，采用四个接地距离保护元件，四段相间保护元件和四段四边形接地元件，用于完成线路主距离保护功能，另外，还配备有过电流元件和电压元件，用以后备过电流和电压保护。线路保护装置就地安装于断路器控制柜内，与传统保护一样，线路CT、PT及控制回路都采用电缆直接连接就地保护装置，实现保护测控功能自治，保护功能相对独立，网络瘫痪与否不影响保护主要功能的运行，而保护信号部分通过站控层MMS报文传送至后台监控。另外，线路CT和PT同时接入就地合并单元MU，通过SV报文传送至过程层交换机，供故障录波和网络分析仪等智能设备分析使用。
4.2主变保护配置
作为多间隔保护，涉及到高压侧、中压侧、低压侧等多处位置，无单一的间隔属性，集中式的保护配置方案将难以实现就地化，而分布式的主变保护配置方案为就地化提供了实现方案。当前分布式的保护配置方案有以下两种：无主环网式；有主环网式。①无主环网式主变保护配置。依据断路器配置变压器保护子机，主变高中低三侧分别配置独立的分布式子机；分布式子机就地采集本侧的模拟量和开关量数据，并通过环网与其它侧子机共享数据；每个子机配置相同的主后一体保护功能，保护动作时仅跳本侧开关，跳母联、分段、启动失灵等采用GOOSE方式。②有主环网式主变保护配置。变压器保护主机集成于低压侧子机中，差动保护及各侧后备保护均在主机中完成，子机仅采集各侧模拟量及跳闸；按照变压器各侧断路器分别设置变压器保护子机；变压器保护主机、各侧子机之间采用HSR环网连接；各侧子机电缆直接采样，电缆直接跳闸；跳母联、分段、启动失灵等采用GOOSE方式
4.3母差保护配置方案
母差保护相对于主变保护而言，其涉及到的跨间隔设备更多，采用环形无主式的母差保护还不成熟，当前采用分布式的母差保护的配置方式也分为两种：有主星网式与有主环网式。①有主星网式母差保护配置。a.依据断路器配置母差保护子机，并配置独立的母差保护主机；b.分布式子机就地采集本间隔的模拟量和开关量数据；c.各间隔子机通过点对点直联的光纤将采集的间隔数据上送至保护主机，并接收主机的跳闸命令；d.主机完成保护功能，并向子机发送出口信息。②有主环网式母差保护配置。a.依据断路器配置母差保护子机，并配置独立的母差保护主机；b.分布式子机就地采集本间隔的模拟量和开关量数据；c.主机利用环形网络将这些信息处理完成母线保护功能。
4.4故障录波配置方案
故障录波装置安装在主控室内，属于间隔层设备，同时连接在过程层和站控层交换机上。故障录波装置一方面接收来自过程层交换机的SV报文，包含全站各个间隔的电流电压；另一方面接收来自站控层交换机的GOOSE报文，包含全站各个间隔的位置信息及保护动作信息。
4.5就地化的基于补偿电压的时域距离保护配置方案
参数识别是指以网络分析建立网络响应和网络参数之间的数学模型为基础，利用网络的全响应信号得到故障网络参数的方法。保护中线路模型采用典型的分布参数模型，并将插值法与分布参数时域模型相结合解决了输电线路沿线任一点电压电流的计算问题。由保护安装处采集到的电压、电流瞬时值，应用引入插值法的Bergeron沿线电压电流公式计算公式，计算出距离I段末端的补偿点的电压、电流瞬时值，利用补偿点的电压、电流列写微分方程计算出故障距离。该算法有效提高了距离保护I段末端的测距精度，有效防止保护暂态超越，能够快速切除远端故障，从而提高了保护动作的可靠性和安全性。基本原理是利用测量装置得到保护安装处的采样数据，在时域中采用分布参数线路模型计算出保护整定点处的电压电流，再采用RL线路模型建立微分方程识别出整定点与故障点之间线路参数或从而得到据此计算出故障距离。
结语
综上所述，当前智能变电站过程层网络中大量使用合并单元及智能终端，增加中间传输环节降低了保护动作速度；同时合并单元及智能终端一般安装于户外就地汇控柜，抗电磁干扰能力差，故障率较高，也不利于电网的安全稳定运行，因此为了保证电力系统的安全运行，加强对智能变电站就地化保护配置方案进行分析具有重要意义。
参考文献：
[1]周小波，汪思满，吴正学，等.环网分布式母线保护装置就地化实现探讨[J].电力系统保护与控制，2015，43（6）：104-108.
[2]叶品勇，陈新之，仇群辉，等.面向智能变电站的无主站式环网母线保护实现方案[J].电气应用，2014（20）：18-21.
论文作者:邹亚,田晓倩
论文发表刊物:《河南电力》2018年3期
论文发表时间:2018/6/27
标签：变电站论文; 智能论文; 间隔论文; 方案论文; 电压论文; 电流论文; 线路论文; 《河南电力》2018年3期论文;