摘要：随着智能变电站的发展，以下问题日渐凸显：系统结构较复杂，中间环节多，由于合并单元以及智能终端的处理延时，保护的整组动作时间比常规变电站保护增加7~8ms；合并单元故障影响范围大，SV网采数据同步对时间同步系统依赖性高；交换机数量多，配置工作量大，故障影响范围广，增加建设成本和维护难度；过程层配置复杂多变，安装调试及运维检修工作量大，改扩建技术难度高。就地化保护新技术将有效解决以上问题，对智能变电站的推广应用提供了有利的技术支撑。
关键词：变电站；就地化保护；工作要点
电力行业作为国民经济持续增长的重要组成部分，在建设和发展中，越来越多先进技术和设备应用其中，促使变电站逐渐自动化和智能化发展。变电站继电保护同样经历了数十年的创新和发展，无论是物理形态还是运维技术都发生了不同程度上的变化。继电保护中，保护技术不断推陈出新，但是始终围绕着四性要求，促使继电保护工作效率大大提升，故障几率下降，促使电力系统运行更加稳定。
1 就地化继电保护概述
智能变电站的快速发展过程中，继电保护装置逐步从集中式布置向着分布式布置发展，而就地化保护更加契合分布式的布置方式。就地化保护装置是指将保护装置布置于一次设备附近，从而减少经电缆传输过程中的信号功率损耗，简化各个保护装置之间的连接布置。目前，就地化布置存在的方式有：继保小室、预置集成仓、室内/外汇控柜，一次设备集成，实际部署如图1所示。其中继保小室应用最多，预制集成舱次之，室内/外汇控柜较少，多用于110kV电压等级以下变电站或城市站中。
图1 就地化继电保护装置实际部署示意图
就地化保护技术将保护、测控等装置模块化、单元化，分布式布置于一次设备附近。这种方式使得二次回路较传统方式更加清晰；采用就地化方式，可以降低小室、主控室建设面积，节约建设投资成本。就地化继电保护装置使得站控层设备与间隔层设备间距离加大，这使得站控层设备与间隔层设备间需要铺设大量的电/光缆，无疑会大大增加网络架构设计、铺设、调试及维护的工作量，为此，提出采用先进的无线通信技术实现数据的高效率采集及快速传输，减轻保护装置对有线通道的依赖，降低后期的维护成本。
2 就地化保护装置结构特点
就地化保护装置采用小型化结构，模块化设计，便于整体安装、拆卸及更换。保护装置对外接口采用专用电连接器和专用光纤连接器形式，通过预制电缆与预制光缆实现对外连接。各个电连接器与光纤连接器之间具有物理防误插措施，包括本连接器不同方向以及不同连接器之间可能出现的防误插措施。装置采用金属全密封机箱结构，装置的IP防护等级满足IP67的要求。装置适应于环境温度：-40℃～+70℃。装置电磁兼容性能：工频电场强度19kV/m，工频磁场强度1130μT。装置具有防振动、抗跌落的机械结构，机械振动、冲击和碰撞性能满足DL/T478-2013中4.10.4的规定。
3 就地化线路保护实施方案
3.1 就地化线路保护
就地化即插即用线路保护插件配置可灵活调整，能满足电子式互感器和常规互感器采样输入，同时也能满足GOOSE（面向对象的变电站事件）输入输出或常规节点输出。就地化线路保护就地分层布置，就地采集模拟量，并通过就地简易操作箱实现分相跳闸位置、闭锁重合闸和低气压闭锁重合闸开入以及跳合闸出口功能。就地化线路保护通过过程层网络与其他运行设备信息交互，实现启动失灵、启动远方跳闸和闭锁重合闸等GOOSE信息传输。就地化线路保护装置共计4个接口，分别为直流电源与开入接口、开出接口、通信接口和交流采样接口。
3.2 就地化元件保护
就地化母差保护采用主子分布式结构，每个间隔设置子机。每个母差保护子单元采集本间隔交流电流、闸刀位置、开关位置和手合开入等信息，上送至母差保护主单元，同时接收主单元发布的闭重跳闸命令，并发送跳闸命令至操作箱。母差保护主单元通过过程层GOOSE网络与其他运行设备信息交互，实现启失灵联跳、闭重和起远跳等信息传输。就地化主变保护同样采用主子分布式结构，主变各侧设置保护子机，主子单元通过过程层网络完成信息交互。主变保护子单元采集本侧交流量点对点上送主单元，接收主单元跳闸命令，并发送跳闸命令至操作箱。
3.3 就地化继电保护自动测试系统
就地化继电保护装置在运行中，在开关附近安装二次设备，将原本的人机界面取消，尽管现场设备安装调试不变，但是可以在检修中心实现设备的调试，系统集成化水平更高，可以满足现场即插即用需要。对于就地化继电保护自动测试系统来看，可以实现作业现场即插即用。实现测试模板自动生成和保护。具体主要是由以下几个方面组成：①结合被测试装置运行环境，实现设备配置信息和测试模板的自动生成，根据实际情况来选择测试项目，为用户提供更多样化的选择。②根据选定的自动测试模板，将测试终端连接在一起，为主机提供测试功能。测试终端在执行命令时，模拟故障电气量信息，实现数据信息的收集和反馈，形成闭环控制，判断各项指标是否满足实际要求。③设备测试结束后，自动化生成报告，传递给主机服务器，将测试报告存储到数据库中，进行统一化管理。
3.4 就地化继电保护运维支撑
变电站运行中越来越多先进技术和设备应用其中，促使变电站智能化水平不断提升，可以有效降低人工劳动强度，同时对于设备远程管理提出了更高的要求。通过就地化继电保护远程运维系统，可以推行更具创新型的管理模式，实现远程监控和智能化管理。站端设备中集合了先进的测量和传感技术，可以实现设备的实时监控和管理，包括设备的温度、湿度和电压等指标，将这些数据传输到系统中。与此同时，应用数据挖掘技术进行精益化评价，可以实现系统的智能化运行维护和管理，促使继电保护运维工作智能化和远程化，推动继电保护系统运行和发展。
3.5 就地化保护智能管理单元
保护就地化配置后，均未配置液晶面板，利用就地化保护智能管理单元可对无液晶面板的就地化保护装置修改定值、切换定值区和投退软压板，召录波文件和故障报告，并对各智能电子设备的配置文件进行备份和还原。就地化保护智能管理单元基于TCP/IP-MMS分散式传输，采用客户端/服务器模式，通信服务映射到MMS，通过控制块实现站控层和间隔侧设备间的数据通信。智能管理单元利用数据采集单元通过过程层网络获取过程层设备数据。
总之，本文在就地化保护新技术的基础上，提出了智能化变电站采用就地化保护配置方案；对就地化保护配置原则、装置技术特性、设备安装及接口方式均做了较为详细的说明；并在就地化保护配置基础上，提出了变电站采用三网合一的自动化网络架构。工程中可根据实际接线和建设规模，选择最优的保护配置方案，保证智能变电站可靠安全运行。
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[3] 冯学敏.智能变电站就地化保护配置方案研究[J].科技创新与应用，2016（32）：48-49.
论文作者:董渊1,赵延超2,吕钧章3,胡秀英4
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/13
标签：变电站论文; 设备论文; 单元论文; 保护装置论文; 智能论文; 测试论文; 继电保护论文; 《电力设备》2018年第3期论文;