110kV變電站一次系統(tǒng)及繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

110kV變電站一次系統(tǒng)及繼電保護(hù)設(shè)計(jì)摘要：本文還對(duì)該110kV變電站的數(shù)字化繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，介紹了數(shù)字化變電站對(duì)繼電保護(hù)的影響，總結(jié)比較了常規(guī)保護(hù)配置方案和系統(tǒng)保護(hù)配置方案兩種繼電保護(hù)配置方案的優(yōu)缺點(diǎn)，給出了站控層、間隔層、過程層的保護(hù)配置方案，以及一次設(shè)備的在線監(jiān)測方案。目前，該110kV變電站已投入使用，運(yùn)行結(jié)果表明系統(tǒng)穩(wěn)定、設(shè)備狀況良好，證明綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在變電站運(yùn)行管理方面起到了至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：變電站；一次系統(tǒng)；繼電保護(hù)；輸電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)

一、緒

論

變電站在我們的輸配電中的地位越來越重要。它連接電力系統(tǒng)和用戶負(fù)載。是在電力配電中占用重要地位的配電站。

電力系統(tǒng)通過將電能的電壓轉(zhuǎn)化為電流，再將電流變換成電壓，在這中間需要一個(gè)能將兩者集中分配起來的地方，那就是變電所。電能的質(zhì)量與設(shè)備的安全需要有一定的安全保障，所以電壓和潮流（在這里潮流指的是各個(gè)分結(jié)點(diǎn)和電壓的分支、電流、功率在電力系統(tǒng)中不同的的的走向和分布狀態(tài)）需要在變電所里進(jìn)行適當(dāng)改變和調(diào)整，同時(shí)還要注意對(duì)輸送的電線的線路和輸電設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。根據(jù)電力所的應(yīng)用途徑它包括了輸送電壓的變電所和用于電氣鐵路和電汽車的牽引變電所。其中電力變電所有三種類型，包括了輸電變電所，配電型的變電所還有變頻所。這些變電所還根據(jù)自身特點(diǎn)有不同的級(jí)別，60kV及以下的設(shè)置為中壓變電所，10～220kV是屬于電壓比較高的變電所，330～765kV就已經(jīng)達(dá)到超高水平了，超過1000kV的就是特別高的電壓變電所[1]。按照變電所在電力系統(tǒng)中所占的不同比重又可以將他們分類為樞紐型的變電所，中間型的變電所還有終端的變電所。

二、110kV數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)

電信信息接口標(biāo)準(zhǔn)、開放協(xié)議、智能一次設(shè)備、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)的進(jìn)步以及知識(shí)電網(wǎng)的構(gòu)建，推進(jìn)變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備技術(shù)的整合，再加上變電站運(yùn)行方式改革，有了新時(shí)代變電站構(gòu)建高端技術(shù)處理方法的數(shù)字化變電站。

數(shù)學(xué)化變電站所使用智能設(shè)備有可靠、集成、高端、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，基本要求包括全站的信息數(shù)字化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化，在這樣要求下實(shí)施對(duì)信息監(jiān)測、測量、收集、計(jì)量、控制、保護(hù)等基本功能，同時(shí)可以根據(jù)需提供的協(xié)同互動(dòng)、實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、電網(wǎng)智能調(diào)節(jié)和在線分析決策等更加高級(jí)功能。對(duì)于常規(guī)變電站，數(shù)學(xué)化變電站的優(yōu)點(diǎn)在于：環(huán)保、節(jié)能、結(jié)構(gòu)緊密、提高自動(dòng)水平和消除許多安全問題等等，并且以此達(dá)到一次設(shè)備和二次設(shè)備的智能化以及運(yùn)行管理的自動(dòng)化目標(biāo)，更進(jìn)一步分析，其表現(xiàn)出的技術(shù)特點(diǎn)還包括：堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的信息化、互動(dòng)化和自動(dòng)化等。

（1）110kV數(shù)字化變電站本期繼電保護(hù)配置工程概況

110kV數(shù)字化變電站這一期繼電保護(hù)規(guī)模包括：

1）2套主變壓器保護(hù)，2臺(tái)對(duì)應(yīng)三卷變壓器；

2）2套110kV線路保護(hù)，與其對(duì)應(yīng)的110kV戶外GIS，進(jìn)線2條；

3）13套35kV出線保護(hù)，11回與其對(duì)應(yīng)的35kV出線，2臺(tái)母聯(lián)（分段）開關(guān)，運(yùn)用戶內(nèi)開關(guān)柜設(shè)置；

4）20套1l0kV出線保護(hù)，2套站用變和3套電容器保護(hù)。

（2）技術(shù)方案

這一方案運(yùn)用數(shù)字化變電站最前端技術(shù)成果，變電站斷電保護(hù)配置的標(biāo)準(zhǔn)是以IEC61850為基礎(chǔ)，根據(jù)二級(jí)網(wǎng)絡(luò)、三層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變電站繼電保護(hù)自動(dòng)、信息以及互動(dòng)化，按照分層的分布方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站內(nèi)智能電器設(shè)備間的信息共享和相互操作任務(wù)，從總體分析系統(tǒng)分成三個(gè)層面，包括：站控層、過程層、間隔層。

間隔層和過程層智能終端利用的通信協(xié)議為GOOSE、合并單元熊市規(guī)約利用的通信協(xié)議為IEC61850-9-2。間隔層和站控層保護(hù)監(jiān)控等運(yùn)用的通信協(xié)議為IEC61850-9-2。站控層系統(tǒng)在運(yùn)用SNTP網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)間隔層和過程層設(shè)備運(yùn)用B碼對(duì)時(shí)。站控層和過程層二者是獨(dú)立組網(wǎng)的，過程層運(yùn)用單星型100M以太網(wǎng)傳輸GOOSE信息；站控層利用雙星型100M以太網(wǎng)，各小室間交換機(jī)利用光纖來實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)。

GOOSE的信息傳遞方式：保護(hù)裝備的跳合閘GOOSE信息運(yùn)用光纖的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，直接接入就地智能的終端；測控裝置的告警、開出等信息，還包括保護(hù)間閉鎖、啟動(dòng)失靈、邏輯互鎖信息，還有斷路器機(jī)構(gòu)位置借助GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳遞。

SMV采樣值信息傳遞模式：保護(hù)盒合并單元借用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方法直接進(jìn)行連接，電度、測控、錄波借用過程層網(wǎng)絡(luò)來采樣。

110kV戶外GIS、母線PT、主變進(jìn)線利用數(shù)字量輸出的電子式互感器，同時(shí)配置數(shù)字化電度表；35、1l0kV間隔利用模擬小信號(hào)輸出電壓電流一體化的互感器，配備具備模擬小信號(hào)接入電度表，和保護(hù)裝置一體化放置在開關(guān)柜；35、1l0kV母線配置數(shù)字量輸出電子式電壓互感器。

（3）變電站運(yùn)行情況

某110kV變電站目前已經(jīng)投入使用，運(yùn)行的結(jié)果顯示系統(tǒng)的穩(wěn)定性良好，設(shè)備狀況良好，在企業(yè)的生產(chǎn)中充分發(fā)揮其作用，說明綜合自動(dòng)化體系在變電站運(yùn)行管理方面還是起到了顯著的作用。

PS-6000后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)借助測控裝置、保護(hù)裝置以及其他IED設(shè)備搜集上送而來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的運(yùn)行的監(jiān)控。變電站值班人員在監(jiān)控室內(nèi)，就能夠從CRT屏幕上直觀地監(jiān)控運(yùn)行的實(shí)時(shí)情況與歷史情況。

倘若值班人員想要知道110kV站或各個(gè)子站點(diǎn)中運(yùn)行設(shè)備更為詳盡的情況，系統(tǒng)還設(shè)定有專門單個(gè)設(shè)備參數(shù)的顯示。能夠依采取定位的方式在主界面或則各個(gè)分界面進(jìn)入具體設(shè)備現(xiàn)實(shí)界面。具體設(shè)備參數(shù)顯示界面清楚的顯示出當(dāng)前設(shè)備的狀態(tài)，同時(shí)能夠借助波形記錄查看一天之內(nèi)的三相電壓、三相電流和有功功率等電力參數(shù)，以便于用戶針對(duì)突發(fā)故障進(jìn)行查找。能夠查看設(shè)備運(yùn)行曲線圖與電壓棒圖。

在變電站運(yùn)行情況的監(jiān)視中報(bào)表，起到很重要的作用。各類報(bào)表生成和管理師電廠和變電站等在生產(chǎn)過程中的重要資料，報(bào)表能夠顯示出所有設(shè)備的運(yùn)行工況，這就有助于全面、準(zhǔn)確和及時(shí)的掌握這一情況，給安全生產(chǎn)與運(yùn)行分析提供充足的依據(jù)。某110kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)借助了報(bào)表設(shè)計(jì)器來滿足用戶的要求，將一些常用的報(bào)表，諸如事故、測量、計(jì)量報(bào)表，分時(shí)報(bào)表、班報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表等設(shè)計(jì)成為常用報(bào)表模板儲(chǔ)存于本地?cái)?shù)據(jù)庫中，倘若有需要就能夠進(jìn)入生成報(bào)表。變電站值班人員能夠隨時(shí)查看報(bào)表中各個(gè)整點(diǎn)時(shí)段的參數(shù)，包括母線電壓，有功功率、線路電流、無功功率，有功功率、各側(cè)電流、無功功率、主變壓器溫度等，與此同時(shí)還可以將報(bào)表打印輸出，給生產(chǎn)運(yùn)行提供有效的分析數(shù)據(jù)支撐。

三、結(jié)

論

當(dāng)前國內(nèi)最為常見的、使用數(shù)量最多的高電壓變電站即為110kV變電站，而繼電保護(hù)裝置則成為電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的構(gòu)成成分。數(shù)字化變電站一次設(shè)備與二次設(shè)備的智能化、二次接線設(shè)計(jì)和變電站繼電保護(hù)配置的簡化成為大勢所趨，繼電保護(hù)應(yīng)當(dāng)思考怎樣順應(yīng)這種變化，從而盡快實(shí)現(xiàn)較為合理的保護(hù)配置。

此論文的研究屬于某變電站110kV變電所設(shè)計(jì)，運(yùn)用所學(xué)到的理論知識(shí)，通過對(duì)原始資料的分析和短路計(jì)算，掌握變電所的電氣主接線方案的選擇，主要電氣設(shè)備的選型。主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及型號(hào)的選擇，以及各種保護(hù)的確定等。確定最終該發(fā)電廠電氣主接線方案，完成對(duì)變電所的初步設(shè)計(jì)。站在數(shù)字化變電站的角度，詳盡的闡述了數(shù)字化變電站對(duì)繼電保護(hù)的影響；通過比較和總結(jié)，得出常規(guī)保護(hù)配置方案與系統(tǒng)保護(hù)配置方案這兩種繼電保護(hù)配置方案的優(yōu)缺點(diǎn)。指出常規(guī)保護(hù)配置