摘要：变电站自动化技术的飞速发展，以通信网络技术为基础，把各种继电保护装置、自动装置、RTU（远程终端）和调度端连接起来，为使变电站实现高质量、高速度、高灵活性的经济运行，智能变电站保护装置就地化能在很大程度上优化这一问题，数字化变电站为智能变电站保护装置就地化提供了平台和载体，保护装置就地化，将分散布置的保护、监控、计量、通过光纤网络紧密联系起来，形成功能分散、物理分散、风险分散、信息集中、采集共享，提高整个系统的抗干扰能力，减少维护人员的查找工作。本文就变电站就地化保护设计方案进行分析探讨。
关键词：变电站；就地化保护；设计方案
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。基于无防护就地化的保护装置技术的发展，为智能变电站的发展提供了新的思路，提出了就地化保护、站域保护及广域保护的立体防御体系，下面就变电站就地化保护设计方案进行探讨。
1 就地化综合智能设备
就地化安装的综合智能设备靠近一次设备，减少与互感器（合并单元）及操作箱（智能终端）的连接电缆（光缆）长度。当采用开关柜方式时，设备安装于开关柜内；对于户内GIS厂站，设备就地安装于GIS汇控柜内；对于户外安装的厂站，可就地安装于智能控制柜内。就地安装综合智能设备的汇控柜和智能控制柜应符合相应的技术规范，具有规定的防护性能和环境调节性能，为装置提供必需的运行环境。就地安装的继电保护装置应能适应汇控柜和智能控制柜规定的柜内部环境条件。综合智能设备具有运行、位置指示灯和告警指示信息，可不配备液晶显示器，但应具有用于调试、巡检的接口和外设。双重化配置的综合智能设备就地安装时宜分别安装在不同的智能控制柜中。就地安装的综合智能设备的输入、输出接口统一。
2 就地化保护配置基本原则
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 跨间隔保护联系：采用GOOSE网。例如：启动失灵、远跳、解复压等跨间隔信号。
3 就地化保护的优势
3.1 提升继电保护速动性和可靠性
就地化保护装置近一次设备安装，集成了合并单元和智能终端的功能，原来一面保护屏的功能完全可以由一个小型的就地化保护装置实现。采用电缆直接采样直接跳闸，减少数据传输的中间环节，进一步提升智能站继电保护的速动性和可靠性。
3.2 接口标准化实现“即插即用”，提高效率
保护装置接口标准化设计，采用航空插头实现快速、可靠插接，简化二次回路。不同厂家装置可实现互换，现场作业时间短，简化现场工作，提高工作效率。
3.3 按运行环境的原则进行分类
第一类是指安装在室内GIS汇控柜、预制舱的保护装置；第二类是指安装在室外智能控制柜的保护装置；第三类是指室外的就地化安装及与一次设备集成安装的保护设备。
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4 变电站就地化保护配置设计方案
4.1 无防护安装配置设计方案
首先，要在安装调试阶段对保护装置进行就地布置，在装置过程中要采取无防护就地安装的方式，将其中的大部分接线都使用航空插头进行预制，要将整站二次设备安装的时间缩短到一周左右。在专业化的检修中，要使用自动检测技术，在全站的保护配置安装及调试工作完成之后，再将其发往现场，现场再进行整组及传动工作，之后将其投运。另外，在保护装置的具体运行和维护中，需要借助就地化保护方式，使安装、更换更便捷，提升电网运行的效率。针对无间隔保护虚回路的设计，要大力简化SCD的配置、管控。在配置一站式的情况下，确保实现少维护、已维修和虚回可视化的目标。增加保护装置的生命周期，保障电力系统安全、稳定运行。
4.2 分布式变压器配置设计方案
就地化变压器保护指的是通过控制室中的智能管理单元进行集中管理，实现了保护装置的远程界面功能。其子机采用的是全封闭机箱，不集成操作回路，各侧开关跳闸需要配置单独的操作箱。在这里，我们以220KV自耦变压器为例，高压侧为内桥接线，中压侧为双母线接线，低压侧带分支，在就地化变压器保护中配置高压1侧、高压2侧、中压侧、低压1侧、低压2侧、主变本体共6个子机，用环形网络将子机连接，将主变本体子机作为保护主机，采用IEEE1588实现对各侧子机的同步采样，要将各侧采样值同步后进行保护逻辑的判别，保护动作后将GOOSE跳闸命令通过环形网络发送到各侧子机，各侧子机收到命令后能及时跳本侧开关，还能通过GOOSE网络接收失灵的联跳信号，实现失灵联跳变压器各侧断路器功能。主机安装好之后，要将各子机就地安装在端子箱附近，并把所有子机同时接入过程层网络，上送对应的SV及GOOSE信息，SV、GOOSE信息采用共口技术，减少子机用于信息交互的光口数量。另外，为了减少中间的环节，子机可直接采用常规跳闸、常规采样，提高保护装置的整组操作时间。再者，为了简化二次回路，降低检修及运维的工作量，子机要全部采用预制电缆、光缆，对外连接要全部采用航空插头，保护装置故障后要进行整机更换，用检修中心调试好的保护装置直接替换故障装置，并通过智能管理单元实现备份文件的一次安装，这样，保护装置就只需在简单的验证后就可以投入运行，节约了变电站的检修及停电时间，实现保护装置的即插即用和更换式检修。
4.3 继电保护配置设计方案
该保护方案主要是通过主保护与后备保护的配合实现对一次设备的保护，与传统变电站的保护方案相似。该保护方案的实施，使主保护可以快速、准确切除故障，且可以保持良好的保护性能，但后备保护的配置具有很大的局限性，通常情况下，为了满足选择性的要求，就必须牺牲动作速断性。在放射性拓扑输电网络中，传统阶段式后备距离保护动作可延迟2到3S。对于没有配置母差保护的中低压母线，要依靠变压器低后备保护切除可能发生的母线故障，因此，会有至少0.5S的延时，给系统的一次设备造成威胁。除此之外，后备保护为提升对变压器内部故障的灵敏度，会将保护范围延伸到变电站的低压侧，使得两级后备保护的部分保护区动作延时相同。基于这样的现状，应该积极实施智能变电站的继电保护配置方案，使后备保护不再分装置配置，将整个变电站作为整体考虑，由站域后备保护模块完成统一配置。通过SV网络接收站内一次设备和进出线路的运行状态信息，在此基础上实现故障定位，快速、准确地判断故障位置，并监视主保护及断路器的动作情况。
结束语：
综上所述，智能变电站就地化保护配置设计方案的提出及实施，对于智能变电站的保护至关重要。因此，需要我们加强重视，积极探索，努力创新，将更多的数字化信息技术应用到智能变电站的保护中，有效提高智能变电站保护的速度及可靠性，推动我国电力事业的发展，促进经济的迅速提升。
参考文献：
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论文作者:孙青
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
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