赵志新
华北电力大学 102206
摘要：随着智能电网建设的普及，智能变电站的建设以及运行也逐渐深入各省。智能变电站作为智能电网的基础，其建设和相关设备的继电保护关系着智能电网总体目标的实现。本文在指出智能变电站继电保护与传统保护的差异的基础上，对智能变电站内各设备继电保护配置进行了探究，并提出了GOOSE 组网的方案，确保智能变电站的安全运行。
关键词：智能变电站；继电保护；保护配置；GOOSE 组网方案
智能变电站就是一项新的配置，其中站内各设备的继电保护配置又关系着智能变电站的工作效率。笔者将结合以往经验及知识，探究了智能变电站的继电保护配置，进而提出提高继电保护配置的策略，以促进智能电网继电技术的广泛应用。
1．智能变电站继电保护与传统保护对比
1.1 保护装置的设计
智能变电站的保护装置是采用统一的IEC61850 通信规范的，具有以下3 个核心功能，即SMV、MMS 和GOOSE。其中SMV 的主要功能是为采样值传输服务，属于过程层部分；GOOSE 的主要功能是完成各个装置间的数据交换，属于间隔层部分，其彻底改变了传统变电站的二次设计，而MMS 的主要功能是用于后台和装置之间的数据交互，属于站控层部分。
在传统的变电站中，其继电保护装置是通过背板端子引入至屏柜的端子排中的，是否加载保护压板要根据实际需要而定，利用端子排间的二次电缆完成了各保护屏柜之间的连接。而智能变电站则是采用了GOOSE 功能，将二次回路连接转换为GOOSE 网络的通信连接，根据实际需要各二次设备厂家可提供装置的GOOSE 端子定义，设计院根据相关的定义完成GOOSE 网络的设计工作，设备厂家经过设计文件和GOOSE 组态文件来形成变电站的SCD 文件，这样各设备厂家就会使用全站统一的SCD 文件，对GOOSE 网络收发信息进行提取并发送至装置侧。
从上述数据传输过程可以看出采用了GOOSE 网络将大为减少二次电缆的使用量，不但简化了设计，而且节约了建设运行成本，同时也减小了屏柜间的接线量，现场施工调试的工作量等，对于缩短变电站的建设周期是十分有利的。
1.2 保护装置的程序化操作
在传统的变电站中，对于继电保护设备进行压板投运时需要两名运行人员同时进行的，由1 名运行人员核对压板名称，另一名运行人员根据操作票读取“操作内容”并进行操作，操作完成后由监护人员检查压板投运是否正确，一般操作一块压板需要1～2min，而多块压板的投运则需要进行多次重复操作，不但效率低下而且特别容易引发误操作。
由于智能变电站是采用IEC61850 通信协议为标准的，因此只是在其保护屏上保留了一块“投检修状态”的硬压板，而没有必要保留其他硬压板，由软压板就可以实现传统变电站继电保护的全部功能，实现了二次设备的程序化管理和操作，同时保护装置还具有切换保护定值区的功能。在后台可以同时一次性地操作多块软压板，不断缩短了操作时间，而且能够有效地防止误操作，对提高整个变电站的安全运行水平具有积极的意义。
2.站内各设备的保护配置方案
2.1 线路保护
对于智能变电站的线路保护而言，站内的测控及保护功能宜进行一体化的集成并按照间隔单套来配置。线路保护可完成直接采样和直接跳断路器的功能，经过GOOSE 网络启动断路器后能够完成断路器失灵保护及重合闸等功能。线路的保护的具体实施方案如图1 所示，保护间隔内除了与GOOSE 网进行信息交换外，都是采用点对点的信息传输方式，合并单元和智能终端都是直接连接的，保护测控装置与合并单元集合后实现了直接采样和数据传输功能，与智能终端配合后实现了跳闸功能。
其中在线路和母线上所安装的电子式互感器在通过电流和电压信号后，在接入合并单元，相关数据经过打包汇总后在经过光纤送至测控装置及SV 网络内。当有跨间隔的信息进入测控装置时应采用GOOSE 网络的传输方式对数据进行传输。
图1 事故信号回路图
按照相关的规程要求，智能变电站的变压器保护应采用双套保护进行配置，即进行主、后备保护一体化的配置方式，且后备保护可采取与测控装置一体化的配置方式进行配置。当智能变电站的保护装置采用上述保护进行配置时，其各侧的合并单元（MU）和智能终端也应采用双套的配置法方式，中性点的电流及间隙电流应并入相应侧的MU。变压器保护采用直接采样的模式，将各侧断路器进行连接，通过GOOSE 网络可将分段断路器及闭锁备自投进行连接，通过GOOSE 网络接受失灵保护的跳闸命令，实现失灵保护各侧断路器的跳闸功能。智能变电站内变压器的高、中、低压侧合并单元得到的电流电压信号都是直接送至SV 网络内的，且数据是单向传递的，SV 网络内的数据从不送至保护装置侧，这就实现了信号的直接采样功能；高、中、低压侧的智能终端除了直接连接GOOSE 网络外还与变压器的保护装置相连，保护装置直接通过智能终端进行跳闸。
3．智能变电站GOOSE 组网方案
根据智能变电站的设计规范及试点工程的实际运行经验，综合考虑GOOSE 网络的安全性和经济性，以220kV 智能变电站为例所设计的GOOSE 组网方案如图2 所示。
从表1 可以看出，主变间隔与出线间隔之间的信号是不构成联系的，只有每个间隔与母线保护才构成信号联系，开关刀闸内的信号与间隔内的线路保护在间隔交换机内构成了数据传输通路，只经过两级交换机即可完成母线保护与智能一次设备的信号联系，按照间隔来划分母线交换机的VLAN，进而对各间隔的GOOSE 报文进行隔离，减小了报文帧排队的延时时间，且只要断开母线交换机与间隔交换机即可断开连接，检修措施安全可靠。
4．结论
总之，继电保护是电网安全稳定运行的第一道防线，随着智能电网建设的步伐加快，我们要采取相应的标准来对智能变电站内各设备的进行合理、安全继电保护，从而提高智能变电站的效率，确保国家电网的安全建设和运行。
论文作者:赵志新
论文发表刊物:《基层建设》2015年4期
论文发表时间:2015/9/23
标签：变电站论文; 智能论文; 压板论文; 间隔论文; 继电保护论文; 操作论文; 网络论文; 《基层建设》2015年4期论文;