智能變電站的繼電保護(hù)跳閘方式

智能變電站的繼電保護(hù)跳閘方式摘要：變電站的主變?nèi)齻?cè)保護(hù)裝置往往安裝在同一個(gè)站內(nèi)，同一個(gè)電壓等級(jí)保護(hù)裝置連接線(xiàn)路的方式相同，可依據(jù)常規(guī)性方式來(lái)設(shè)置保護(hù)裝置，但對(duì)于特殊接線(xiàn)規(guī)定方式的變電站，常規(guī)性保護(hù)配置難以實(shí)現(xiàn)變電站繼電保護(hù)跳閘的要求。這就需要對(duì)智能變電站機(jī)電保護(hù)特性加以研究，制定相應(yīng)的繼電保護(hù)跳閘配置方案，才能確保智能變電站繼電保護(hù)跳閘獲得良好的效果。關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；跳閘實(shí)現(xiàn)方式智能變電站繼電保護(hù)跳閘方式的概述在變電站電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，傳統(tǒng)的跳閘保護(hù)方式主要通過(guò)“微機(jī)型保護(hù)裝置+操作箱”的跳閘方式來(lái)實(shí)現(xiàn)跳閘保護(hù)。即主變電量保護(hù)依據(jù)雙主雙后備配置，運(yùn)用微機(jī)型主后備一體化設(shè)備保護(hù)，然后在主變非電量保護(hù)配置上單獨(dú)安裝保護(hù)裝置，利用電纜連接母線(xiàn)保護(hù)與主變保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)采用與跳閘的目標(biāo)。而智能變電站繼電保護(hù)跳閘模式的運(yùn)用，主要包括2種類(lèi)型：保護(hù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直跳與保護(hù)網(wǎng)絡(luò)跳閘。其中保護(hù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直跳即智能變電站繼電保護(hù)裝置跳閘裝置到智能終端這段的設(shè)備接線(xiàn)，都有單獨(dú)的光纖，這樣保護(hù)裝置跳閘的信號(hào)可經(jīng)直達(dá)光纖與過(guò)程層交換機(jī)上傳到監(jiān)控中心中，對(duì)線(xiàn)路實(shí)施監(jiān)控。而保護(hù)網(wǎng)絡(luò)跳閘則是將保護(hù)裝置與智能終端的線(xiàn)路連接到過(guò)程層交換機(jī)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞奖O(jiān)控保護(hù)跳閘以及GOOSE信號(hào)。從我國(guó)當(dāng)前智能變電站繼電保護(hù)跳閘的具體情況來(lái)看，在電力系統(tǒng)母線(xiàn)保護(hù)的運(yùn)行方面往往采用直接采樣和保護(hù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直跳的方式來(lái)運(yùn)行。即依據(jù)雙主雙后備配置的方式，采用微機(jī)型主后備一體化設(shè)備來(lái)保護(hù)主變電量，通過(guò)直接采樣的方式直接跳各側(cè)斷路器，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸監(jiān)控跳母聯(lián)、分段斷路器、啟動(dòng)失靈與接收失靈保護(hù)跳閘命令等GOOSE信號(hào)，從而達(dá)到失靈聯(lián)跳變壓器各側(cè)斷路器的目的。而主變非電量保護(hù)功能則通過(guò)就地直接電纜跳閘的方式連接主變本體智能終端，經(jīng)過(guò)程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)對(duì)非電量進(jìn)行保護(hù)，確保系統(tǒng)運(yùn)行快速執(zhí)行命令。繼電保護(hù)跳閘方式的可靠性方面抗電磁干擾能力分析KEMA是電力產(chǎn)品測(cè)試、認(rèn)證的權(quán)威機(jī)構(gòu)，交換機(jī)需要得到其認(rèn)可。以國(guó)際電工委員會(huì)提出的要求進(jìn)行各方面測(cè)試，測(cè)試的項(xiàng)目包括靜態(tài)震動(dòng)、抗電磁干擾等內(nèi)容，使得變電站能夠在極限條件下正常使用。保護(hù)網(wǎng)跳閘方式受到的電磁干擾較小，它的連續(xù)運(yùn)行能力較強(qiáng)，保護(hù)網(wǎng)跳閘方式利用交換機(jī)能夠更加穩(wěn)定，在繼電系統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)跳閘保護(hù)當(dāng)中依靠的只是光纖傳輸，受到網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴以及電磁干擾兩方面的威脅，所以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)跳閘保護(hù)運(yùn)行的穩(wěn)定性一般抑制網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴能力分析導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴情況的發(fā)生有三種原因：在繼電裝置當(dāng)中出現(xiàn)異常情況會(huì)發(fā)出多個(gè)報(bào)文；非法裝置接入到網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中；網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中出現(xiàn)了大量的異常廣播。繼電保護(hù)網(wǎng)跳閘方式能夠有效地防御網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴情況的發(fā)生，交換機(jī)可以發(fā)出未知單播地址的報(bào)文，或者對(duì)端口速率進(jìn)行限制等方式提高對(duì)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的抑制能力。交換機(jī)高負(fù)載處理能力分析當(dāng)前的過(guò)程層工業(yè)交換機(jī)采用的是存儲(chǔ)或者轉(zhuǎn)發(fā)的模式，利用完全雙工的連接方式，在數(shù)據(jù)流量增加的時(shí)候會(huì)緩解延時(shí)現(xiàn)象，從而有效規(guī)避延時(shí)明顯增加的情況，從報(bào)文傳輸延時(shí)的測(cè)試結(jié)果表現(xiàn)來(lái)看，保護(hù)網(wǎng)跳閘方式的延時(shí)為23.0到251.4彷（表1）。從表中可看出在高負(fù)載的情況下過(guò)程層交換機(jī)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)都小于300|is，與繼電器動(dòng)作的抖動(dòng)延時(shí)相比較小，所以為繼電保護(hù)的速動(dòng)功能方面提供保障。當(dāng)前的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)是雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如果網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，那么保護(hù)拒動(dòng)的情況將不會(huì)發(fā)生，能夠滿(mǎn)足繼電保護(hù)的可靠性。智能變電站繼電保護(hù)網(wǎng)跳閘延時(shí)分析保護(hù)網(wǎng)跳閘延時(shí)理論分析據(jù)相關(guān)規(guī)定中表示，一個(gè)報(bào)文完整的輸送時(shí)間從發(fā)送方將數(shù)據(jù)中的內(nèi)容放到其輸棧頂?shù)臅r(shí)候開(kāi)始計(jì)時(shí)，直至接受方從傳輸棧里將數(shù)據(jù)取走時(shí)為止。報(bào)文發(fā)送延時(shí)。所謂的報(bào)文發(fā)送延時(shí)主要指的是裝置通信處理器報(bào)文延時(shí)處理，運(yùn)用國(guó)家電網(wǎng)企業(yè)試點(diǎn)依托工程動(dòng)模測(cè)試，使得裝置之中各個(gè)端口的處理時(shí)間需要延長(zhǎng)25|is,也就是第1個(gè)端口需要延時(shí)25^處理，而第2個(gè)端口就需要延時(shí)50^處理，并且以此類(lèi)推。網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)。第一，交換機(jī)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)。由于現(xiàn)代交換機(jī)都根據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的原理,所以，單個(gè)交換機(jī)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)就相當(dāng)于幀長(zhǎng)與傳輸速度相除，比如說(shuō)100Mb/s光口，在以太網(wǎng)之中幀長(zhǎng)的最大值為1522b，加之同步幀頭為8b,在進(jìn)行交換機(jī)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)會(huì)產(chǎn)生122^的延時(shí)，如果是千兆端口存儲(chǔ)，就需要12ys的轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)；第二，交換機(jī)交換延時(shí)。一般而言交換機(jī)交換延時(shí)都是一個(gè)固定值，這一值由優(yōu)先級(jí)與交換機(jī)芯片處理MAC地址表等功能的速度所決定的，通常而言，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)生的交換延時(shí)往往小于10|is；第三，光纜傳輸延時(shí)。光纜長(zhǎng)度與光纜光速之間的比值就是光纜傳輸延時(shí)，比如說(shuō)1km光纜，其傳輸延時(shí)大概是5ys；第四，交換機(jī)幀排隊(duì)延時(shí)。幀沖突往往出現(xiàn)在廣播式以太網(wǎng)之中，而以太網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)隊(duì)列結(jié)合儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制使得共享式以太網(wǎng)之中的幀沖突問(wèn)題得以消除，為了使得重要數(shù)據(jù)幀的排隊(duì)延時(shí)得以減輕，可以引進(jìn)數(shù)據(jù)幀優(yōu)先級(jí)制度；第五，網(wǎng)絡(luò)傳輸總延時(shí)。在總延時(shí)中主要包括幀排隊(duì)延時(shí)、線(xiàn)路傳輸延時(shí)、交換機(jī)延時(shí)以及發(fā)送延時(shí)。保護(hù)跳閘實(shí)現(xiàn)的方式該智能變電站繼電保護(hù)跳閘方案設(shè)計(jì)中110kV母線(xiàn)保護(hù)屬于數(shù)字式，如果主變110kV側(cè)進(jìn)線(xiàn)間隔按照常規(guī)變電站設(shè)計(jì)要求來(lái)設(shè)計(jì)，110kV母線(xiàn)保護(hù)容易出現(xiàn)接收模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)與COOSE與硬接點(diǎn)同時(shí)跳閘的問(wèn)題，針對(duì)這一情況，為實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)跳閘，需做好以下工作：①在智能變電站中安裝主變110kV進(jìn)線(xiàn)間隔母線(xiàn)保護(hù)專(zhuān)用合并單元，在接收電流的同時(shí),通過(guò)硬接點(diǎn)接收將開(kāi)關(guān)位置接點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)隔離開(kāi)，以便跳閘開(kāi)口的同時(shí)，兼顧GOOSE開(kāi)出與硬接點(diǎn)開(kāi)出。②分布式母線(xiàn)保護(hù)的應(yīng)用。對(duì)于智能變電站分布式母線(xiàn)保護(hù)的應(yīng)用，主要包括兩部分:主機(jī)與子機(jī)。其中主機(jī)負(fù)責(zé)接收各個(gè)子機(jī)采集的數(shù)據(jù)信息，將其轉(zhuǎn)變?yōu)椴顒?dòng)電流與控制電聯(lián)，形成一個(gè)分相復(fù)式比率差動(dòng)元件為主的電流差動(dòng)保護(hù)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)、TA斷線(xiàn)與TV斷線(xiàn)判別、斷路器失靈保護(hù)、母聯(lián)死區(qū)保護(hù)以及母聯(lián)失靈保護(hù)。而子機(jī)則負(fù)責(zé)間隔模擬量、開(kāi)關(guān)量和壓板狀態(tài)的采集，并對(duì)采集數(shù)據(jù)加工處理后，上傳到主機(jī)中，待到主機(jī)進(jìn)行保護(hù)邏輯處理后，利用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)將跳閘指令發(fā)送到各子機(jī)中，這時(shí)子機(jī)便會(huì)通過(guò)自身跳閘空結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)斷路器跳閘。從這兩種方案設(shè)計(jì)的情況可知：方案安裝有母線(xiàn)專(zhuān)用合并單元，一旦110kV母線(xiàn)保護(hù)接收數(shù)字信號(hào)時(shí)，會(huì)實(shí)現(xiàn)GOOSE跳閘與硬接點(diǎn)跳閘，實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單、明確。方案的設(shè)計(jì)，安裝有子機(jī)裝置，利用不同的子機(jī)原理接收110kV母線(xiàn)保護(hù)的數(shù)據(jù)信號(hào)與模擬信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)母線(xiàn)保護(hù)。結(jié)語(yǔ)綜上所述，智能變電站繼電保護(hù)跳閘實(shí)現(xiàn)方式對(duì)于變電站穩(wěn)定、安全運(yùn)行具有非常重要的作用。因此，一定要對(duì)智能變電站繼電保護(hù)跳閘方式予以足夠的重視，從而有效推動(dòng)變電站的進(jìn)一步