智能变电站 - 继电保护配置方案
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智能变电站继电保护配置分析
智能变电站继电保护配置分析作者：李俊来源：《华中电力》2014年第04期摘要：智能变电站作为我国在电力方面新生力量，代表了一种新的发展趋势，可以预见的是，它还会有着更加广泛的运用。
在加大电力研究和创新发电方法的同时，我们时刻也不能忽视安全问题，安全是一切方案和生产过程顺利进行的保障。
本文针对智能变电站的继电保护配置，讨论了它的运行状况以及保护措施。
关键词：智能变电站；继电保护；配置一、智能变电站继电保护配置构造智能变电站是现代电网的重要组成部分，它对电能的输送有着统一协调的功能。
智能变电站主要分为两个部分：智能设备和智能高级应用。
智能设备作为变电站的基础，将一次设备和智能组件有机结合起来，而智能组件是由预测控制装置、安全装置、控制安全装置、状态监测装置、智能终端构成的，这几个元素可以推动一次设备稳定运行，因此智能组件也被称为二次设备。
智能组件在智能变电站的运行中有着重要的作用，数据不仅仅是传输的工具，也可以成为调度和解析的重要依据。
在分析数据的过程中，从变压器的监测结果可以判断出是否存在安全隐患以及异常参数。
智能变电站可以分为三个层次：现场间断层、中间网络通信层、后台操作层。
（一）过程层。
过程层通过监控电气量来实现对继电的保护，以交换机作为载体传递信息，还能检测设备运行参数。
（二）间隔层。
间隔层的作用是保护和控制设备，对间隔层的数据需要及时收集，以助于控制命令的下达和开展操作及其他功能。
间隔层起到一个过渡的作用。
（三）站控层。
站控层主要功能是及时汇总全站信息，对数据库保持更新，向间隔层和过程层传递指令。
具体构造如下图：二、智能变电站继电保护装置运行状况及改进措施智能变电站继电保护覆盖了许多环节，并且运行过程周围环境将会变得复杂。
一旦自身发生故障，将会对电力系统运行产生巨大的影响。
继电保护装置的设置可以提供一个相对稳定的运行环境，进而给人们用电提供更可靠的保障。
对于智能变电站继电保护装置的使用和维护需要按照相应的国家规范，提高其有效运行的可靠性。
智能变电站的继电保护配置研究
和开发 。
４ ． ２ 计 算机 程序 设计 的流 程
（ 上接 １ ０ ２页 ） 护 经 历 了由 模拟 式 到数 字 式 保护 的过 程 。 智 能 变电站 中 的智能 化一 次设 备和 网络化 二次 设备， 使 各 个 电气 设备 能 够达 到 信 息共 享和
这 些 没 款 可 以通 过 后 备 保 护 进 行 整 体 的 配 辅 助 ， 与 传 统 变 电站 相 比 有 着 可 靠性 和 速
４ 电气控制 系统 的软 件设 计内容
４ ． １可 编程控 制器 （ Ｐ Ｌ Ｃ ） 的程序 设计 的流程
程 序 的 设 计 要 求 应 满 足优 先 选 用 模块
制系统的设计过程 中， 得 到境 条件恶劣 ， 对 船 用 展 船 舶 电 气 控 制 系 统 各 项 领 域 的 研 究 ， 促 电气 设 备 有 特 殊 的 要 求 。 无 论 是 电 气 元 件 进 我 国 船 舶 电 气控 制 系统 跨 越 式 发 展具 有
设计、 施 工、 投 产 调试 的 周 期 ； 体积小， 维 护 路 供 电 、 应急供电的方式， 提 高 船 舶 在 航 行 【 １ 】马伟 明 ， 张晓峰等 ． 中国 工 程 电 气 大 典 ． 中的生存能 力。 （ １ ） 根据 选 用的Ｐ Ｌ Ｃ， 确 定编 程 的 软 件 。 机 系 统 结 构 的 流 程 图主 要 包 括 手 动 启机 、 自动 启机 、 正常停机、 紧 急停 机 和 甩车 等 流 程。 （ ３ ） 编写 整套程 序 ， 优 先 选 用 梯 形 图编 （ ２ ） 随 着船舶容量不 断增大 ， 功 率 密 度 【 ２ 】陈 刚 ． 船舶电气． 人 民交 通 出版 社 ， ２ ０ １ ｌ
调试 ， 参数整定和修正 。 （ ５ ） 打印程序成册 。
４ ． ２ 计 算机 程序 设计 的流 程
（ 上接 １ ０ ２页 ） 护 经 历 了由 模拟 式 到数 字 式 保护 的过 程 。 智 能 变电站 中 的智能 化一 次设 备和 网络化 二次 设备， 使 各 个 电气 设备 能 够达 到 信 息共 享和
这 些 没 款 可 以通 过 后 备 保 护 进 行 整 体 的 配 辅 助 ， 与 传 统 变 电站 相 比 有 着 可 靠性 和 速
４ 电气控制 系统 的软 件设 计内容
４ ． １可 编程控 制器 （ Ｐ Ｌ Ｃ ） 的程序 设计 的流程
程 序 的 设 计 要 求 应 满 足优 先 选 用 模块
制系统的设计过程 中， 得 到境 条件恶劣 ， 对 船 用 展 船 舶 电 气 控 制 系 统 各 项 领 域 的 研 究 ， 促 电气 设 备 有 特 殊 的 要 求 。 无 论 是 电 气 元 件 进 我 国 船 舶 电 气控 制 系统 跨 越 式 发 展具 有
设计、 施 工、 投 产 调试 的 周 期 ； 体积小， 维 护 路 供 电 、 应急供电的方式， 提 高 船 舶 在 航 行 【 １ 】马伟 明 ， 张晓峰等 ． 中国 工 程 电 气 大 典 ． 中的生存能 力。 （ １ ） 根据 选 用的Ｐ Ｌ Ｃ， 确 定编 程 的 软 件 。 机 系 统 结 构 的 流 程 图主 要 包 括 手 动 启机 、 自动 启机 、 正常停机、 紧 急停 机 和 甩车 等 流 程。 （ ３ ） 编写 整套程 序 ， 优 先 选 用 梯 形 图编 （ ２ ） 随 着船舶容量不 断增大 ， 功 率 密 度 【 ２ 】陈 刚 ． 船舶电气． 人 民交 通 出版 社 ， ２ ０ １ ｌ
调试 ， 参数整定和修正 。 （ ５ ） 打印程序成册 。
浅谈智能变电站继电保护及其配置
（ ３ ）： ２５ ０ ￣ ２５ １
冷凝器、 节流装置 和蒸 发器组成 。区别是 ， 热泵型 Ⅵ ｖ空调 系
统室内、 室外 侧 的 换热 器 既 能用 作 冷凝 器 ， 也 能 用作 蒸 发 器 。 ＶＲ Ｖ空调系统的室外 机 由可变 容量 的压缩 机 、 可 用 作 冷 凝 器 或 蒸 发 器 的换 热 器 、 风扇 和节流装 置组成 ， 分 为 以下 ３种
终端 、 网络 交 换 机 ） 的 性 能 及 其 与 继 电保 护 装 置 等 二 次 设 备 的
整体 配合性 能均 成为 确保 变 电站 安全 可靠 运行 的重要 因素 。 电子式互感器 的采 用为继 电保 护技术 中长期难 以解决 的一些 问题 提供 了新 的途径 ， 如电磁式 电流互感器饱和 引起 的差 动保 护区外误 动、 变压器励磁 涌 流与故 障电流 的识别 、 瞬 时值差 动 保 护技术 的应用及其他继 电保护新技术发展应 用。
形式 ： 单冷型 、 热泵 型和热 回收型 。单冷 型室 外机 由可变 容量 的压缩机 、 冷凝器和风扇组成 。热泵型室外 机由可变容量 的压
缩机 、 可用 作 冷 凝 器 或 蒸 发 器 的换 热 器 、 风扇 和节流装置构 成 。
［ ６ ］徐 杰． 家用 小型 中央空 调 的分 析及 发展展 望 口］ ． 武汉 船舶 职业
２ 智 能 变 电站 继 电保 护 的 配 置
智能变 电站 继 电保 护 与 站控 层 信 息交 互 采 用 Ｄ Ｌ ／ Ｔ ８ ６ ０ （ Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ） 标准， 跳合闸命令 和联闭锁信息可通过 直接 电缆联 接或 Ｇ ＯＯＳ Ｅ机制传输 。对 于单间隔 的保 护应直接跳 闸 ， 涉 及
Ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ｂ ｅ ｉ ｙ ｉ ｎ ｇ ｙ ｏ ｎ ｇ ｙ ｕ Ｙ ａ ｎ ｊ ｉ ｕ ◆装备应用与研究
冷凝器、 节流装置 和蒸 发器组成 。区别是 ， 热泵型 Ⅵ ｖ空调 系
统室内、 室外 侧 的 换热 器 既 能用 作 冷凝 器 ， 也 能 用作 蒸 发 器 。 ＶＲ Ｖ空调系统的室外 机 由可变 容量 的压缩 机 、 可 用 作 冷 凝 器 或 蒸 发 器 的换 热 器 、 风扇 和节流装 置组成 ， 分 为 以下 ３种
终端 、 网络 交 换 机 ） 的 性 能 及 其 与 继 电保 护 装 置 等 二 次 设 备 的
整体 配合性 能均 成为 确保 变 电站 安全 可靠 运行 的重要 因素 。 电子式互感器 的采 用为继 电保 护技术 中长期难 以解决 的一些 问题 提供 了新 的途径 ， 如电磁式 电流互感器饱和 引起 的差 动保 护区外误 动、 变压器励磁 涌 流与故 障电流 的识别 、 瞬 时值差 动 保 护技术 的应用及其他继 电保护新技术发展应 用。
形式 ： 单冷型 、 热泵 型和热 回收型 。单冷 型室 外机 由可变 容量 的压缩机 、 冷凝器和风扇组成 。热泵型室外 机由可变容量 的压
缩机 、 可用 作 冷 凝 器 或 蒸 发 器 的换 热 器 、 风扇 和节流装置构 成 。
［ ６ ］徐 杰． 家用 小型 中央空 调 的分 析及 发展展 望 口］ ． 武汉 船舶 职业
２ 智 能 变 电站 继 电保 护 的 配 置
智能变 电站 继 电保 护 与 站控 层 信 息交 互 采 用 Ｄ Ｌ ／ Ｔ ８ ６ ０ （ Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ） 标准， 跳合闸命令 和联闭锁信息可通过 直接 电缆联 接或 Ｇ ＯＯＳ Ｅ机制传输 。对 于单间隔 的保 护应直接跳 闸 ， 涉 及
Ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ｂ ｅ ｉ ｙ ｉ ｎ ｇ ｙ ｏ ｎ ｇ ｙ ｕ Ｙ ａ ｎ ｊ ｉ ｕ ◆装备应用与研究
110kV智能变电站继电保护配置方案
心 ，并 与 远方 监 控 ／ 调 度 中心 通 信 。
电流互感器 ；ｌ １ ０ ｋ Ｖ母线采用三相 电子式 电压互感器 ；变 压器高压侧 中性点采用单相 电子式 电流互感器 ，低压侧采
用 三相 电子 式 电 流 电 压 互 感 器 ；１ ０ ｋ Ｖ 母 线 采 用 三 相 常 规
间隔层 由若干二次子系统组成 ，包括保护 、测量 、计
作者简介 ： 吴玲 （ １ ９ ７ ２ 一 ） ， 电力工程师 ， 从 事电 网运 行研 究工作 。
电工技术 ｌ ２ ０ １ ３ Ｊ ４ 期 ｌ １ １
继 电保 护 技 术 （ ４ ） 保 护 装置 配 置 ：线 路 间 隔 采 用 保 护 测 控 一 体 化 装
电压互感器 ，各 间隔采用三相常规电流互感器 。 （ ２ ） 合并单元 配置 ：ｌ １ Ｏ ｋ Ｖ线路 、内桥及母线合并 单 元 由于需要与双套变压器保护配合 ，因此需要双套配置 。 母线合并单元按每两段母线双套配置 ，每套合并单元 含电 压并列功能 。合并单元具备 ０ ［ ） （ ） Ｓ Ｅ接 口，通过 内桥智 能
２ 智 能 变 电站 继 电保 护 配 置 方 案
典型的 ｌ ｌ ０ ｋ Ｖ变电站主接线为高压侧（ １ ｌ ０ ｋ Ｖ） 内桥接
收稿 １ ３ 期： ２ ｏ １ ２ — １ ０ — ２ ２
智能终端 ，主变 低压侧 除外 ；对于采 用 常规互 感器 的 间
隔，宜采用合并单元与智能终端一体化装置。
１ 智 能 变 电站 特 点
智能 变 电站 为 开放 式 分层 分 布式 系统 ， 由站 控 层 、间
隔层 和过程层构成 ，采用 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０通信标准 。其站 内信
息具有共享性 和唯一性 ，可保证故障信息 、远动信息不重
电流互感器 ；ｌ １ ０ ｋ Ｖ母线采用三相 电子式 电压互感器 ；变 压器高压侧 中性点采用单相 电子式 电流互感器 ，低压侧采
用 三相 电子 式 电 流 电 压 互 感 器 ；１ ０ ｋ Ｖ 母 线 采 用 三 相 常 规
间隔层 由若干二次子系统组成 ，包括保护 、测量 、计
作者简介 ： 吴玲 （ １ ９ ７ ２ 一 ） ， 电力工程师 ， 从 事电 网运 行研 究工作 。
电工技术 ｌ ２ ０ １ ３ Ｊ ４ 期 ｌ １ １
继 电保 护 技 术 （ ４ ） 保 护 装置 配 置 ：线 路 间 隔 采 用 保 护 测 控 一 体 化 装
电压互感器 ，各 间隔采用三相常规电流互感器 。 （ ２ ） 合并单元 配置 ：ｌ １ Ｏ ｋ Ｖ线路 、内桥及母线合并 单 元 由于需要与双套变压器保护配合 ，因此需要双套配置 。 母线合并单元按每两段母线双套配置 ，每套合并单元 含电 压并列功能 。合并单元具备 ０ ［ ） （ ） Ｓ Ｅ接 口，通过 内桥智 能
２ 智 能 变 电站 继 电保 护 配 置 方 案
典型的 ｌ ｌ ０ ｋ Ｖ变电站主接线为高压侧（ １ ｌ ０ ｋ Ｖ） 内桥接
收稿 １ ３ 期： ２ ｏ １ ２ — １ ０ — ２ ２
智能终端 ，主变 低压侧 除外 ；对于采 用 常规互 感器 的 间
隔，宜采用合并单元与智能终端一体化装置。
１ 智 能 变 电站 特 点
智能 变 电站 为 开放 式 分层 分 布式 系统 ， 由站 控 层 、间
隔层 和过程层构成 ，采用 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０通信标准 。其站 内信
息具有共享性 和唯一性 ，可保证故障信息 、远动信息不重
智能变电站的继电保护配置探讨
继电保护 发展 既带来 了机遇 ，也带来 了 挑战 ，在智能变 电站继 电保护中 ，充分 利用智能变电站的新技术 ，将 最新 技术 和最新技术引入到到继 电保护系统中 ， 并且重新审视继电保护 的原理和配置 ， 不仅能够保证继电保护不受系统 的影 响， 并且还能够快速切 除故 障，解决后备保 护容易受到系统运行 的影响 以及动作时 间长等问题 。 随着科学技术的快速发展 ， 我国电力企业 的发展 ，智能变 电站的投 入应用 ，对智能继 电保护系统进一步提 高了，将使继电保 护系统在智能变 电站 图 ２所示 。 中发挥最大的作用。 ４ ． ３ 线路保护 参 考文 献 在 电力 系统 中 的线 路 保 护 配置 主要 ［ １ 】 周伟，柯方超 ． ２ ２ ０ ｋ Ｖ智能变电站与常 是 以纵联差动作 为主保护系统 ，后备保 规 变 电站 继电保 护调 试研 究与分 析 ［ １ １ ｌ 湖 护装置主要是集 中式保护装置 中。对于 北 电 力 ，２ ０ １ ２ ，３ ６（ ０ ５ ）：６ ８ ９ — ６ ９ ０ ． 单断路器方式的主接线 以及线路保 护装 ［ ２ 】 宋康 ，袁珂俊 ，任振 兴，等，数字化 置通过主保护系统的对侧线路保护和光 智能 变电站 远 动双 测控 实现 方 法 ［ Ｉ ］ ． 电力 纤通信 口保护装置通信 ，以能够达到实 自动化设 备 ，２ ０ １ ２ ，３ ２（ Ｏ ７ ）：４ ８ １ － ４ ８ ２ ． 现 纵联 保护 的作 用 （ 图 ３） 。 【 ３ 】 朱炳铨 ，王松 ，李慧，等，基 于 Ｉ Ｅ Ｃ
问题
（ ３ ）自适应 去 调整 保护 定值 和 保护 范 围 ，避 免变 电站 直 流 系 统 接 地 引 发继
图 ４
电保护错误跳闸。传统 中保护定值由运 行人员切换定 区域 ，智能边站可以根据 实际运行情况调整保护定值 ，也可以 由 人工来进行定值调整，实际运行情况的 考虑涉及到线路保护 ， 旁路运行方式等。 站 内 继 电保 护 的测 试 涉及 到光 纤 以太 网 性能测试 ，跨间隔数据同步测试 等。由 于继电保 护装置 的介质是光纤，采用 的 是光数字电压 和电流信号的输入方式 ， 所以跨间隔数据同步陛测试十分必要。 ３ 智能变电站继电保护的问题 （ １ ） 智 能变 电站 中的 主要保 护 是 电 流速断保护，电流速断保护是在最大运 行 方 式 情 况 下利 用 系统 线 路 的末 端 三相 短 路 电流 来 进 行 整 理规 定 的 ，但 是 由 于 其灵敏度大于 １ ． ２ ，因此要把动作电流值 取得 较 小 一 点 ，特 殊 情 况 下 比如 是 在 线 路较 长 ，配 电 变 压 器较 多 时 ，即 系 统 阻 抗 能力 比较 大 的时 候 ，动 作 点 就 要 取 更 小的数值 。如果在 整定 时不考虑给电流 速 断 保 护带 来 的影 响 ，那 么 配 电变 压 器 投入时所产生 的励磁涌流的起始值就会 元 超 过无 时 限速 断 保 护 定 值 ，进 而 造 成 系统故障后恢复送 电时发生开关合上或 运行 过程 中频 繁跳 闸 的情 况 。 （ ２） 随着电力系统的不断发展 ，其 规模的在不断的扩 大，因此智能变 电站 电力系统中的短路 电流也会随着发生变 化 ，如果 变 电 出 口处 或 者 是 配 电 出 口处 发 生 短 路 ，那 么短 路 电流 就 会 变 大 ，甚 至会达到普通额定 电流的几百倍。在正 常情况下 ，短路电流倍数越大 ，那么就 会 造 成 误 差 较 大 的 电 流互 感 器 变 比 ，进 而就可能使灵敏度低的电流速断保护拒 绝操作命令。 （ ３ ）二次 回路问题，继电保护涉及 到 的二 次 回路 数 量 较 多 、接线 复 杂 ，常 常是故 障频发环节。设 备检 验时，通常 会 注重检查设备本体 ，忽视对二次 回路 接线检查 ，所以运行中会 出现二次 回路 接线故 障。 比如开 口三角 Ｎ与 Ｌ 、 切 换时失去了零序 电压 ，造成 回路不畅通 等。 ４智 能变 电站继 电保护配置实施 的 保护 ４ ． １ 电压 限定延 时 的过 电流保 护 在电力 系统 中，由于外部短路 问题
110kV智能变电站的继电保护配置
跨 间 隔 信 息 接 人 保 护 测 控 装 置 时 ， 用 采
ＧＯ Ｅ网络传 输方 式 。 ＯＳ
６ ・ ４
Ｖ（１３４ Ａ （ ）． ｋ Ｉｃ ． ）ｏ ２０１ ０
湖 北 电 力
２１年ｔ 笙０堂 １ ０ 』 ２ 一
３ １ ０ Ｖ大 侣 数 字 化 变 电站 保 护 配置 １ｋ
［ 摘 要］ 阐述 了 ｌ０ Ｖ 智能 变 电站 继 电保 护 配 置 原 则及 变电站 线路 、 １ｋ 变压 器、 母联 保 护 中继 电
保 护 的配 置原 则 ， 以某 ｌ Ｏ Ｖ数 字 变 电站 为例 ， 并 １ｋ 分析 了智能 变 电站在 继 电保 护 配置 、 网方 式和跳 闸 组
形 式上的 具体要 求。 ［ 关键 词］ 智 能 变 电站 ； 电保护 ； 继 配置原 则
［ 中图分类号］ＴＭ７ ； Ｍ７ ２Ｔ ６ ［ 文献标识码］Ａ ［ 文章 编号］ １０ —９ ６ ２ １ ） ０ ６３ ８ （０ ０ 增刊 Ｉ ０ ６ —２ 一０４０
按 照“ 一规 划 、 一 标 准 、 一 建 设 ” 统 统 统 的原 则 ，
（ ） １ Ｖ 及 以上 电 压 等 级 的过 程 层 Ｓ 网、 ２ １ ０ｋ Ｖ
２ 站 内各 设 备 的保 护 配 置 方 案
２ １ 线 路 保 护 ．
过程 层 Ｇ ＯＯＳ Ｅ网 、 控层 ＭＭＳ网应 完 全 独立 ， 站 继
对 于 １ ０ｋ 智能 变 电站 ， 内保 护 、 控 功 能 １ Ｖ 站 测 宜一 体化 ， 间隔单 套配 置 。线 路保 护 直接 采样 、 按 直 接跳 断路 器 ； ＧＯＯＳ 经 Ｅ网络启 动 断路 器 失灵 、 重合 闸等 功能 。
１ 总体 配 置 原 则
智能化变电站继电保护方案研究
ｆ Ｂｏｃ ｅ ｈ ｎ
（ｈ ｎ ｏ ｇ ｉｏＳ ｂｔｔ ｎＭａ ｔ ａｃ ｒ ｒａ ｏ ｒ ｕ ｐｙ ｏ ａ ｙ Ｚｂ ， ｈｎ ｏ ｇ２ ５ ０ ） Ｓ ａｄ ｎ ｂ ｕ ｓ ｉ ｉ ｅ ｎ ｅ Ｚ ａｏ ｎ ｎ ＷｏｋＡ ｅ ｗｅ ｐ ｌ Ｃ ｍｐ ｎ ， ｉｏ Ｓ ａ ｄ ｎ ５ ０ ０ Ｐ Ｓ
ｌ 智 能 变 电站 继 电保 护 与 传 统 保 护 对 比
１１ 保 护 装 置 的 设 计 ．
智能变 电站 的保护装置是采用统一 的 ＩＣ １５ 通 Ｅ ６８０
信规范 的，具有 以下 ３个核心功能，即 Ｓ ＭＶ、ＭＭＳ 和 Ｇ Ｓ 。其 中 Ｓ ＯＯ Ｅ ＭＶ 的主要功能是为采样值传输服 务，属于过程层部分：Ｇ Ｏ Ｅ的主要功 能是完成各个 Ｏ Ｓ 装 置问的数据交换 ， 属于 问隔层 部分 ， 其彻底改变 了传 统变 电站 的二次设计 ， ＭＭＳ的主要功 能是用于后台 而 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 问 的连接 。而 智能 变 电站 则是
ｃ ｎｔ ｃｉｎａｄｏ ｅａ ｏ ｆｈ ｒｓｂｔｔ ｎｐｌｔ ｒ ｅ ｔａ ｄｇｔ ｄ ｎ ｅｏ ｐｒ ｎ ｅ Ｔ ｉ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ ｐ ｒｔ ｎｏ ｅ ｍａｔ ｕ ｓ ｉ ｉ ｏ ｃｓ ｎ ｅ ａ ｒ ｏ ｉ ｔ ｓ ａｏ ｏｐ ｊ ｗｉｅ ａｇ ｆ ｘ ｅｉ ｃ． ｈｓ ｒ ｅ ｅ
能变 电站继 电保护 配置方 案 。
家 经过设 计文件和 Ｇ Ｓ 组态文件 来形成 变 电站 ＯＯ Ｅ
的 Ｓ Ｄ文件 【，这样 各设备 厂家就会 使用全 站统 一 Ｃ ２ 】 的 Ｓ Ｄ文件 ，对 Ｇ ＯＳ Ｃ Ｏ Ｅ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 Ｇ Ｓ ＯＯ Ｅ 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
（ｈ ｎ ｏ ｇ ｉｏＳ ｂｔｔ ｎＭａ ｔ ａｃ ｒ ｒａ ｏ ｒ ｕ ｐｙ ｏ ａ ｙ Ｚｂ ， ｈｎ ｏ ｇ２ ５ ０ ） Ｓ ａｄ ｎ ｂ ｕ ｓ ｉ ｉ ｅ ｎ ｅ Ｚ ａｏ ｎ ｎ ＷｏｋＡ ｅ ｗｅ ｐ ｌ Ｃ ｍｐ ｎ ， ｉｏ Ｓ ａ ｄ ｎ ５ ０ ０ Ｐ Ｓ
ｌ 智 能 变 电站 继 电保 护 与 传 统 保 护 对 比
１１ 保 护 装 置 的 设 计 ．
智能变 电站 的保护装置是采用统一 的 ＩＣ １５ 通 Ｅ ６８０
信规范 的，具有 以下 ３个核心功能，即 Ｓ ＭＶ、ＭＭＳ 和 Ｇ Ｓ 。其 中 Ｓ ＯＯ Ｅ ＭＶ 的主要功能是为采样值传输服 务，属于过程层部分：Ｇ Ｏ Ｅ的主要功 能是完成各个 Ｏ Ｓ 装 置问的数据交换 ， 属于 问隔层 部分 ， 其彻底改变 了传 统变 电站 的二次设计 ， ＭＭＳ的主要功 能是用于后台 而 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 问 的连接 。而 智能 变 电站 则是
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能变 电站继 电保护 配置方 案 。
家 经过设 计文件和 Ｇ Ｓ 组态文件 来形成 变 电站 ＯＯ Ｅ
的 Ｓ Ｄ文件 【，这样 各设备 厂家就会 使用全 站统 一 Ｃ ２ 】 的 Ｓ Ｄ文件 ，对 Ｇ ＯＳ Ｃ Ｏ Ｅ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 Ｇ Ｓ ＯＯ Ｅ 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
智能变电站的继电保护措施分析
智能变电站的继电保护措施分析摘要：继电保护系统在智能变电站的快速发展中起着重要作用。
继电保护系统是否能够稳定运行，对智能变电站的运行质量好坏、变电站电能生产效率的提升以及电能供应的持续稳定等都影响重大。
站在长远发展的立场上，继电保护系统的构建能够显著提高智能变电站的运行安全系数。
文章对智能变电站继电保护的系统运行展开了相应的分析研究，以期能够促成其长远发展。
关键词：智能变电站；继电保护；智能电网1智能变电站继电保护架构体系1.1智能变电站继电保护以功能角度对建立智能化的变电站进行分析，智能化变电站需要设置站控层、间隔层以及过程层，同时在站控层和过程层内，配置控制网络，使智能变电站具备三层两网的功能。
变电站承担继电保护职责，主要依靠站控层网络，将日常运行期间出现的数据，设置成修改文件以及录波文件，方便控制继电保护工作。
而变电站继电保护工作，借助过程层网络，下达开关、锁闭以及跳闸等命令，保证继电保护技术，有效保护智能变电站的安全运行能力。
1.2 IEC61850标准体系在智能变电站继电保护工作过程中，需要按照IEC61850标准，将电力网络与继电保护网络建立连接关系。
在IEC61850标准体系中，需要借助模型的方式，对智能化继电保护与传统的继电保护装置进行区分。
传统继电保护装置，每个实体设备内可配置不同的逻辑设备，每个逻辑设备按照功能设定成独立的单元，通常分为跳闸回路单元、保护算法单元以及采样值处理单元等。
按照通信协议内容，IEC61850标准向网络提供通信服务，保证不同类型的通信服务按照通信协议，可以顺利的完成运行任务，以SV/GOOSE通信协议为例，在传输层和网络层内，继电保护基本数据，都可以在上述两个层面内完成覆盖，同时还能通过拓展的方式，丰富数据类型。
1.3基于数据帧传输的运行机制使用传统的继电保护装置，变电站需要设立相应的通道，如采样通道或者命令信号通道，都会影响到保护装置处理数据的效率。
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高压侧 低压侧
AD 电路
AD 电路
AD 电路
AD 电路
转换器
转换器
CPU1 CPU2
MU1
MU2
MU1
MU2
图1 罗氏线圈电子互感器 ECT示意图
图2 纯光学电子互感器（ OCT/OVT）示意图
6
智能变电站继电保护
继电保护基本技术原则
传感 元件 传感 元件 传感 元件 传感 元件
传感 元件
高压侧 低压侧
28
智能变电站继电保护
高抗保护配置原则
5.5.b)高压并联电抗器非电量保护采用就地直接电缆跳闸，并通 过相应断路器的两套智能终端发送GOOSE报文，实现远跳。
线路保护1 远跳1 GOOSE网1
示 意
线路保护2 远跳2 GOOSE网2
边断路器 智能终端1
中断路器 智能终端1
边断路器 智能终端2
中断路器 智能终端2 电缆直跳
非电量保护
31
智能变电站继电保护
3/2接线断路器保护配置原则
5.6.a）断路器保护按断路器双重化配置。 5.6.c）断路器保护跳本断路器采用点对点直接跳闸；本断路 器失灵时，经GOOSE网络通过相邻断路器保护或母线保护 跳相邻断路器。
释 义
1. 断路器保护双重化问题： 双重化的原因：为了防止一套保护跨双网。 双重化的后果：取消跟跳逻辑。 2. 断路器保护跳闸问题： 边断路器保护跳中断路器：通过GOOSE网经中断路器智能终端跳 闸。 断路器保护远跳：通过GOOSE网经线路保护跳闸。
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智能变电站继电保护
继电保护基本技术原则
4.11 110kV及以上电压等级双母线、单母线分段等接线型式 （单断路器）EVT设置，宜在各线路、变压器间隔分别装设三 相EVT，条件具备时宜装设ECVT。 释 义 1.各间隔配置独立的三相ECVT，不仅可简化二次回路，而且 可大大提高保护的可靠性，但布置存在一定困难。 2.仅采用电子式互感器的间隔，推荐配置三相ECVT。
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智能变电站继电保护
故障录波及网络分析仪配置原则
5.9.b）主变宜单独配置主变故障录波装置； 5.9.c）故障录波装置和网络报文记录分析装置应能记录所有 MU、过程层GOOSE网络的信息。录波器、网络报文记录分 析装置对应SV网络、GOOSE网络、MMS网络的接口，应采 用相互独立的数据接口控制器。 释 义
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智能变电站继电保护
继电保护基本技术原则
3.直接采样：智能电子设备不经过以太网交换机以SV点对点 连接方式直接进行采样值传输。
示 意 图 线路保护 母线保护 其他保护
SV光纤点对点
电流合并单元
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智能变电站继电保护
继电保护基本技术原则
4.直接跳闸：保护设备与本间隔智能终端之间不经过以太网交换 机以GOOSE点对点连接方式直接进行跳合闸信号的传输。 示 意 图 线路保护 母线保护 其他保护
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智能变电站继电保护
母联保护配置原则
5.7.a）220kV及以上母联（分段）断路器按双重化配置母联 （分段）保护、合并单元、智能终端； 5.7.b）母联（分段）保护跳母联（分段）断路器采用点对点 直接跳闸方式；母联（分段）保护启动母线失灵可采用 GOOSE网络传输。
释 义
1. 母联（分段）保护双重化的原因： 为了防止一套保护跨双网。 2. 母联（分段）保护经过GOOSE启动失灵的实现方案： 双母双分段的分段保护，同时启动左右两侧各一套失灵保护，可通 过同一帧报文中的不 DA 电路 AD 电路 DA 电路 AD 电路 DA 电路 AD 电路 DA 电路
AD 电路
AD 电路
AD 电路
AD 电路
FPGA 数据输出 MU1
FPGA 数据输出
FPGA 数据输出 MU2
FPGA 数据输出
转换器
转换器
MU1
MU2
图3 全光纤电流互感器（FOCT）示意图
智能变电站继电保护配置方案
智能变电站继电保护
继电保护基本技术原则
4.4 220kV及以上电压等级继电保护系统应遵循双重化配置 原则，每套保护系统装置功能独立完备、安全可靠。双重化 配置的两个过程层网络应遵循完全独立的原则。
释 义 220kV及以上电压等级继电保护装置应遵循双重化配置原则
母联保护
特别说明 3/2接线断路器保护
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智能变电站继电保护
继电保护配置原则
5.3.c)变压器保护直接采样，直接跳各侧断路器；变压器保 护跳母联、分段断路器及闭锁备自投、启动失灵等可采用 GOOSE网络传输。变压器保护可通过GOOSE网络接收失灵 保护跳闸命令，并实现失灵跳变压器各侧断路器。
释 义
1.变压器保护闭锁备自投是难点：由于变压器保护双重化配置，而备 自投单套配置，存在备自投跨双网的问题。 2.变压器保护启动失灵和解除电压闭锁通过GOOSE网络传输：由于 GOOSE采用组播机制，按照启动失灵和解除电压闭锁采用不同“继 电器接点”的原则，变压器保护一帧报文中设两个位，母线保护设 置两个与之对应的两个虚端子即可。 3.母线故障主变断路器失灵实现方案：3/2接线，断路器保护双重化配 置，与变压器保护采用GOOSE网络一对一方案；双母线接线，双重 化配置的母线保护和变压器保护采用GOOSE网络一对一方案。
释 义 电子式互感器内应由两路独立的采样系统进行采集，每路采 样系统应采用双A/D系统，接入MU，每个MU输出两路数字 采样值由同一路通道进入一套保护装置。
智能变电站继电保护
继电保护基本技术原则
传感 元件 传感 元件
传感 元件
传感 元件
高压侧 低压侧
调理 电路1 AD 电路 调理 电路2 AD 电路 调理 电路1 AD 电路 调理 电路2 AD 电路
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智能变电站继电保护
低压保护配置原则
5.8.d） 跨间隔开关量信息交换可采用过程层GOOSE网络传输。
释 义
1. 间隔间的信息交互原则： 低压间隔间的联闭锁信息通过GOOSE实现，可采用GOOSE和 MMS合一方案。 2. 主变保护闭锁备自投实现方案： 由于主变保护跳闸通过GOOSE网络实现，低压备自投一般采用 GOOSE和MMS合一方案，因此需要将站控层的MMS网和低压侧 的MMS＋GOOSE网合一。
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智能变电站继电保护
故障录波及网络分析仪配置原则
5.9.a） 对于220kV及以上变电站，宜按电压等级和网络配置 故障录波装置和网络报文记录分析装置，当SV或GOOSE接 入量较多时，单个网络可配置多台装置。每台故障录波装置 或网络报文记录分析装置不应跨接双重化的两个网络 。 释 义
1. 按电压等级和网络配置故障录波和网络报分记录分析装置的原因： 防止同一设备跨不同电压等级网络。 防止同一设备跨接双网。 2. 由于数字式故障录波和网络报文记录分析装置的接入量有限，当接 入量较多时，单个网络可配置多台装置。
1. b条提出了主变故障录波器的配置原则： 为了便于事故分析，主变宜单独配置故障录波器。 存在录波装置跨接不同电压等级问题，应采用独立的数据接口控制器 。 2. c条明确了对故障录波装置和网络报文记录分析装置的要求： 明确了故障录波装置和网络报文记录分析装置记录的对象。 为了防止不同网络之间相互影响，接入不同网络的接口应采用独立的 数据接口控制器。
举 例
SV交换机1 GOOSE交换机1 线路保护1 合并单元1 智能终端1 SV交换机2 GOOSE交换机2 线路保护2 合并单元2 智能终端2
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智能变电站继电保护
继电保护基本技术原则
4.5按照国家标准GB/T 14285要求“除出口继电器外，装置内的 任一元件损坏时，装置不应误动作跳闸”。智能变电站中的电 子式互感器的二次转换器（A/D采样回路）、合并单元（MU） 、光纤连接、智能终端、过程层网络交换机等设备内任一个元 件损坏，除出口继电器外，不应引起保护误动作跳闸。
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智能变电站继电保护
低压保护配置原则
5.8.b） 当采用开关柜方式时，保护装置安装于开关柜内，不 宜使用电子式互感器； 5.8.c） 当使用电子式互感器时，每个间隔的保护、测控、智 能终端、合并单元功能宜按间隔合并实现； 释 义
1. 当采用户内开关柜方式时： 保护保护装置安装在开关柜内，采用保护测控合一装置，不宜采用 电子式互感器。 2. 当采用户外敞开式布置时： 使用电子式互感器，采用保护测控合一装置，保护、测控、智能终 端、合并单元功能整合到同一装置内。
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智能变电站继电保护
继电保护配置原则
5.3.d)变压器非电量保护采用就地直接电缆跳闸，信息通过本 体智能终端上送过程层GOOSE网。 释 义
1.非电量保护和本体智能终端宜分别配置：非电量保护作为变压器的 主保护，不应依赖于带CPU的任何设备，以保证其跳闸可靠性；采 用就地布置原则，靠近被保护设备安装，故应采用电缆直接跳闸。 非电量信息采用硬接点方式，经本体智能终端上送过程层GOOSE网 ，再经测控上送至站控层网络。 2.非电量保护就地电缆直接跳闸实现方案有两种：一种是经主变各侧 智能终端跳闸，一种是直接接入断路器的操作机构；前者可靠性低 于后者，但后者要求非电量保护出口回路具备自保持功能。 3.可采用非电量保护和本体智能终端一体化配置方案。
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智能变电站继电保护
继电保护配置原则
5.3.a) 220kV及以上变压器电量保护按双重化配置。变压器 各侧及公共绕组的MU均按双重化配置，中性点电流、间隙电 流并入相应侧MU。 释 义
1.220kV以上变压器保护双重化配置。 2.自耦变公共绕组MU单独配置，低压侧三角绕组内部电流并入低压侧 MU。 3.普通变高、中压侧中性点零序CT和间隙CT分别并入高、中压侧MU。
GOOSE光纤点对点
智能终端
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智能变电站继电保护
继电保护基本技术原则