常规变电站智能化改造及优化的配置方案

摘要：本文以某数字化变电站智能化改造为例，在对总体技术方案和改造原则进行介绍的基础上，重点对智能化改造过程中的继电保护改造及优化方案进行了仔细的分析，希望能为类似工程提供相应的参考。 关键词：智能化改造；继电保护；配置 引言

目前，常规变电站在我国电网系统中仍然占主导地位，而随着国家对智能电网的重视，智能电网技术得到了快速的发展，考虑到我国电网结构的特点，对常规变电站进行智能化改造及优化既可以充分利用已有资源，又能够将新技术、新设备、新理念渗透到常规变电站中，这种改造及优化的方法不仅使现有常规变电站资源可以得到充分的应用，而且可以大大的节约智能变电站的建设投资，是我国智能电网发展的必经之路。 一、工程概况

220kV某数字化变电站规模为240MVA主变压器两台，电压等级分别为220/110/10kV，220kV采用线路变压器组接线方式，本期共两期进线；110kV采用单母线分段接线方式，每段母线有4条出线，共8条；10kV采用单母线分段接线方式，每段母线有4分段，共20回出线。其它包括电容器4组，接地变压器两台，开关柜1面。 二、总体技术方案

该变电站是以IEC 61850通信标准为基础的，从总体上分为站控层、间隔层和过程层，按照“三层两网”的思路来实现全站继电保护的信息共享和全面互动，按照分层分布式的原理实现全站内信息的共享和互操作。总体来说，在改造时按照以下技术方案进行：

（1）在站控层与间隔层保护测控等设备之间使用IEC 61850-8-1通信协议进行信息沟通；在间隔层与过程层合并单元之间则使用 IEC 61850-9-2点对点通信方式；间隔层与过程层智能终端采用GOOSE网通信协议。

（2）站控层系统内部使用1588网络或SNTP网络对时，而间隔层和过程层之间采用的是光纤B码对时。

（3）应注意站控层和过程层应独立组网，站控层应使用双星型100M电以太网，过程层应使用双星型100M电以太网传输GOOSE信息。 三、继电保护优化配置方案 3.1 站控层优化配置方案

相比常规变电站而言，智能变电站站控层需要建立具有高度集成一体化功能的系统，因此，与常规变电站不同，在该系统中应按照IEC 61850标准进行系统建模和信息的传输，以达到对站控层进行优化配置的目的，使信息能够在全站范围内实现传输。同时并按照该标准配置相关的监控、远动等子站系统，使站内设备均以该标准为通讯规约，站控层内使用100M电以太网，使得子站系统能与监控系统实现共网传输，而不需另配置传输网络。 3.2 间隔层优化配置方案

主变保护：常规变电站在主变保护中多采用电磁式互感器，为了提高采集精度，在智能变电站中对互感器也进行了相应的优化配置，在主变的高压侧、中压侧、低压侧、电压绕组、公共绕组均采用电子式互感器，对于高压侧220kV的电流量从断路器的合并单元采集，对于高压侧220kV的电压量从其独立配置的电压

断路器EVT1采集；对于中压侧110kV的电流量和电压量均采用ECVT1采集；对于低压侧10kV采用ECVT2采集；而电压绕组的电流则是采用合并单元ECT3完成采集的。公共绕组的电流则是采用ECT4完成采集的。

220kV母线保护：按照双重化配置原则，应配置2套220kV母线保护装置，分别采用北京四方及国电南自的装置。各套装置的电流采样使用“点对点”的模式，电压采样、开入开出也使用“点对点”的模式，并且使用“点对点”模式接入多个间隔智能终端以完成跳闸等保护工作。

110kV母线保护：按照双重化配置原则，电压低于220kV的变电站只需配置1套装置即可，因此对于110kV母线保护只需配置1套母线保护装置。

220kV线路保护：线路保护也应遵循优化配置的原则，对220kV线路保护需配置2台220kV光纤差动保护测控一体化设备，分别采用北京四方及国电南自的装置，所选用装置应能实现光纤“点对点”采用和“点对点”跳闸。

110kV线路保护：按照双重化配置原则，电压低于110kV的变电站只需配置1套装置即可，因此每条110kV线路只需配置一台保护测控一体化设备，以对其进行线路保护和在测量控制。

10kV保护：根据《智能变电站继电保护技术规范》的相关要求，对于低压开关柜仍宜采用常规的电磁式互感器。故本变电站改造过程中，对于10kV的线路、电容及接地等仍然沿用之前的常规互感器，所采用的装置应能够符合IEC 61850通信规约的保护测控一体化装置，以便能够与其他设备之间进行信息沟通和信息共享。

3.3 过程层优化配置方案 1）220kV相关配置

（1）对于过程层的继电保护优化配置方案主要包括智能终端、合并单元的配置，对于220kV电压等级主变的高压侧、中压侧、低压侧等三测的合并单元应采用双重化配置的原则。

（2）由于220kV断路器采用的是分相操作方式，包含2个合闸线圈及2个跳闸线圈，根据双重化配置的原则，对于两个断路器均应分布配置两个能进行分相跳合闸的智能终端。智能终端应优化配置能进行“点对点”传输GOOSE信息的光纤接口，智能终端应还包括线路保护跳合闸、母线保护跳闸、测控开入开出网络等的接口。

2）110kV相关配置

对于110kV线路应配置一套合并单元以进行数据采集，合并单元应至少具有4个光纤接口，以连接主变保护测控、录波、计量、母线等。其中合并单元与录波、计量之间应采用IEC 61850标准中的IEC 61850-9-2LE“点对点”的数据传输方式，与主变、母线之间应采用IEC 60044-8“点对点”的数据传输方式。 3）主变的本体配置

主变的本体保护也是一项非常重要的工作，它的优化配置工作也不容忽视。由于本体非变量保护要求能够实现实时性、可靠性的保护，因此在保护中应采用电缆直跳各侧断路器的跳闸方式来实现。主变的智能终端应采取就地配置的方式，应具备非电量保护、采集主变档位、温度和遥控控制等功能。主变本体的智能终端提供一个GOOSE网络接口至过程层网络中。 四、结语

为了研究常规变电站智能化过程中继电保护技术改造及优化配置方案，本文结合某变电站智能化改造为例，详细分析了变电站结构中各层、各电压等级下继

电保护优化配置的方法，并得到如下结论：

（1）在继电保护优化配置过程中应遵循双重化配置原则，以保证继电保护的可靠性和安全性。

（2）对站控层、间隔层、过程层继电保护进行优化配置是实现智能变电站继电保护优化配置的基础，在进行优化配置时，应充分利用并考虑智能变电站集成化和一体化的特点，通过对各层的优化配置来实现继电保护高效的实施。 （3）在分析各层优化配置方案的基础上，对主变保护、母线保护、线路保护工作进行了详细的说明，希望能为类似智能化工程提供一定的借鉴。 参考文献：

[1] Q/GDW 641-2011，220 千伏变电站智能化改造工程标准化设计规范[S].北京：国家电网公司，2011.

[2] 李瑞生，李燕斌，周逢权，智能变电站功能架构及设计原则[J].电力系统保护与控制，2010，38（21）：24-27.