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摘要：智能变电站的信息共享特性，改变了变电站二次设备之间的信息交互方式，为继电保护装置的算法和出口跳闸方式的技术变革提供了条件，解决了传统继电保护技术的瓶颈问题。发展开拓了继电保护应用新的领域，也为站域保护的研究、实施提供了可能性。整站保护方式虽然起到保护整个变电站的作用，但影响了变电站覆盖范围内的供电，会给用电客户带来较大损失。为解决上述方法的不足，本文提供了一种既能全面保护变电站，又能有针对性地关闭故障变压器的方案。
关键词：智能变电站；站域；双差动保护；方案
1引言
国家电网公司在多年前就提出了将站域保护应用到变电站运行中的思路，但是并没有对站域保护进行系统性的概述。而且，迄今为止各研究机构也没有对站域保护作出明确的定义。本文在对站域保护的相关资料进行研读之后，作出如下定义：站域保护是建立在ICE61850标准之上，可以通过快速的通信网络获得全站设备的电气量、非电气量和开关量等信息，并能够按照网络结构对站内的异常情况进行快速诊断和处理，将变电站的保护控制集成在一起完成各种保护功能的继电保护系统。
2智能变电站的概念
对于智能变电站的概念，不仅体现在设备上，也体现在通信方式以及计算等功能上。具体而言，智能变电站采用了技术更优化的装置设备，其性能不仅全面而且安全可靠，同时采用绿色低碳的环保材料；而且，智能变电站的通信实现了网络化，能够对站内的数据实时共享，打破以往的通信模式，以全新数字化、标准化的协议和硬件平台为基础，构建整个变电站的数据资源库；依托现有的智能计算技术，能够实现电网在线分析决策和设备自动控制等高级功能。智能变电站包含两个主要部分：高压设备、变电站统一信息平台。前者又进一步分为智能变压器、电子式互感器、智能高压开关设备等运行电压等级较高的站内设施。站内的智能变压器基于光纤紧密相连与上层控制系统，能够即时同步的展示出变压器在工作过程中的在线数据信息与各类参数等。一旦系统的运行状态发生变化，智能变压器能够根据最新的电压、电流等电气信息进行分析计算，作出决策；如果设备的运行出现异常，变压器能够发出报警信号，并提供当前的运行数据，极大降低了系统的运行风险，降低了管理成本，增强了系统网络整体的可靠性。电子式互感器涵盖了磁光玻璃互感器与纯光纤互感器等，较过去的电磁式互感器而言，性能更为一流独特，功能也更为齐全。智能高压开关设备具有电子模块、传感器和执行器等部分，性能好，能够对现场设备进行监测和诊断。变电站统一信息平台主要有两方面的内容：完成系统横向的信息共享，使得系统结构中的各层应用都能够获得统一的信息；对系统纵向信息进行标准化处理，使得系统上下层之间能够无缝衔接、配合。
3站域差动保护的研究现状
在智能变电站中，IEC61850通信标准体系的应用，实现了变电站内全站信息的共享，为站域保护的实现提供了基础。站域保护基于面向整个变电站的全局视角，能够实现变电站全站的运行中电气参数信息的最大化共享分析，以变电站内全部电气设备和送出的输电线路为保护范围，快速识别电气设备和输电线路的故障位置，并可靠切除故障元件相邻的断路器，防止电气故障扩大。站域保护实现的基础是信息共享，近年来国内开始出现基于信息共享的新型站域保护的研究，研究内容主要集中在保护的算法、SABP(服务区域广播协议）与主保护之间的协调配合、SABP信息通信网络实时性能研究等方面。2013年国家电网公司颁布了GDW-11053-2013《站域保护控制系统校验规范》，站域保护开始在电力系统中实例应用。但对站域保护的应用还局限于小规模、较低电压等级（110kV及以下）的变电站中和较简单的电网接线方式下。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆《站域保护控制系统校验规范》中对站域保护功能的定义为：一是冗余保护功能，包括包含重合闸功能的线路后备距离保护、后备零序方向过流保护等；二是优化后备保护功能，包括110kV的失灵保护及简易低压母线保护及主变低压侧过流保护；三是安全自动控制功能，包括低压减载、主变过负荷联切、备自投等。由此可见，目前站域保护的研究大多还是在于对于常规继电保护相比较，对某一种保护功能的判据和防止保护误动作方面冗余的考虑。
4智能变电站实现站域双差动保护
传统变电站的结构采用两层化的模式，即站控层与间隔层；而智能变电站采用了三层结构模式，又增加了过程层这一层，但绝不是传统变电站结构的简单堆砌。新增加的过程层，其主要功能是将一次设备的传统接口就地转化为数字的接口。过程层再与间隔层的保护/测控设备通过网络相连，代替传统的电缆实现信息的交互，使得信息的传输共享更简便。采用了IEC61850标准，使得智能变电站解决方案了不同厂家设备之间的互操作问题，信息共享的实现使得站域保护的实现有了根本的基础，这都是得益于IEC61850标准应用带来的好处，主要表现如下：（1）缩短信息传输、利用的时间。设备之间可以信息共享，减少了大量的协议转换装置，没有不同规约、协议之间的转换环节，使得信息传输的层次、路径大大简化，节省了大量的时间，同时也提高了系统的可靠性。（2）简化了系统集成。基于IEC61850标准，采用了统一的工程配置语言，描述各自设备的模型，使得系统的集成得以简化，高级功能应用的集成与实现也更加便捷。（3）基于IEC61850标准的网络通信，节省了大量的电费，简化了二次回路，实现了二次回路的数字化与网络化。同时，数字化的数据信息使得一次采用可以多方使用的问题得以解决，不像传统变电站中母差、主变差动等保护的相关电流值都必须分别采自不同的流变绕组。
5数据选择和处理
5.1站域差动保护的数据选取
变电站电气主接线如图1所示，含2台主变，主变高、中压侧为双母线接线，低压侧为单母线分段接线。
图1
5.2大差元件的数据选择
大差元件作为故障启动元件，用以区分站域保护区内外故障。大差的保护范围为2台主变＋中压侧母线＋低压侧母线。构成大差模式需要以下数据。（1）高压侧电流：采用２台主变高压侧CT（CT11、CT21）采集电流的矢量和。（2）中压侧电流：采用不含主变支路和母联的中压侧母线各支路CT采集电流的矢量和。（3）低压侧电流：采用不含主变支路和分段的低压侧母线各支路CT采集电流的矢量和。
5.3小差元件的数据选择
小差元件用作故障选择元件。每个小差元件的保护范围为每台主变＋对应的部分中压侧母线和低压侧母线，某变电站保护范围如图2所示。构成每个小差元件差动保护需要以下数据。（1）高压侧电流：采用本主变高压侧CT（如CT11）采集电流。（2）中压侧电流：采用本主变连接的中压侧某段不含本主变支路的母线各支路和母联CT采集电流的矢量和。（3）低压侧电流：采用本主变连接的低压侧某段不含本主变支路的母线各支路和分段CT采集电流的矢量和。针对中压侧电流采样数据的选取，采用专用逻辑实现，即实时跟踪主变支路的连接状态，根据主变支路具体连接母线确定需要纳入本小差元件的出线CT。应注意的是，母联支路固定纳入两个小差元件。装置母联CT的极性设置同I母连接支路，当计入II母对应小差元件时，固定将对应的采样数据取反。
图2
6结束语
本文提出的智能变电站站域双差动保护方案中，以大差模式作为启动元件，区分站内外故障，以小差模式作为故障选择元件，有针对性地切除相应变压器故障。两种保护模式相互配合，精确动作，既能全面保护变电站，又能有针对性地关闭故障变压器，对用电用户影响范围小，特别适合设有2台及以上变压器的变电站使用。
参考文献
[1]廖先泽.基于IEC61850的智能变电站站域保护研究[D].西南交通大学,2015.
[2]黄宇鹏.基于多Agent的智能变电站站域后备保护研究[D].北京交通大学,2015.
[3]廖先泽,庄圣贤,施孟阳.基于智能变电站站域保护的研究[J].浙江电力,2015,3405:6-9+13.
论文作者:吴磊
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第01期
论文发表时间:2019/5/9
标签：变电站论文; 母线论文; 智能论文; 支路论文; 电流论文; 信息论文; 元件论文; 《当代电力文化》2019年第01期论文;