变电站就地化保护研究

变电站就地化保护研究

(1青海省电力设计院青海西宁810008;2国网青海省电力公司黄化供电公司青海黄南州811300)

摘要:智能变电站设备多变、链路复杂、检修工作量大、技术难度增加等问题的出现,催生了就地化保护新技术。在就地化保护技术推行过程中,运维检修人员面临着就地化保护定期校验、技改、消缺、大修和扩建等现场工作。就地化保护因其就地化、分布式、网络化和信息化等特点,使得现场工作中检修设备与运行设备的可靠隔离更加困难。传统常规变电站和智能变电站的现场工作安全策略已无法完全适用,需针对就地化保护进一步完善现场作业安全策略。

关键词:智能变电站;就地化保护;技术应用

电力事业关乎社会民生,在社会经济持续增长下,生产力水平显著提升,社会各个行业用电量不断增长,新时期对于电力事业发展提出了更高的要求。继电保护设备被称为电网安全卫士,为电网的正常运行保驾护航,其运行可靠性直接关乎到用户用电质量。近年来,继电保护发展迅速,不断涌现的前沿技术和工艺促使设备更新换代,旨在不断提升电力系统运行可靠性。

1就地化保护性能特点

就地化保护具有以下优点:1)单间隔就地化线路保护减少了保护采样、跳闸信号中间传输环节,比目前智能化变电站保护的整组动作时间缩短7ms~8ms。2)单间隔线路保护取消了保护装置与间隔合并单元、智能终端间SV、GOOSE虚端子配置,减少配置工作量。3)跨间隔就地化保护通过双向环网技术实现数据冗余,任一节点通信中断,环网通信不受影响,可靠性高。4)支持SV和GOOSE收发,为站域保护等站端设备提供数据采集和控制执行支撑。5)简化二次光缆、电缆接线。

2就地化整体解决方案的优势

就地化整体解决方案较之常规保护实施方案而言优势更为突出,主要体现在地化安装、工厂化调试、更换式检修几个方面。就地化保护设备的防护等级较高,达到IP67级别,远高于常规变电站的IP40级别,设备生命周期相较于常规变电站的8~10年提升至20年,基本实现与一次设备的生命周期相匹配。正因如此,采用无防护就地化安装的新一代保护安全性要远远高于常规保护实施方案,故障几率也较小。但如果出现故障问题,可以及时发出警报,通知相关值班人员予以解决,延长设备运行寿命。就地化保护整体解决方案中采用就地电缆直采直跳解决原有保护小室安装问题,尤其是长电缆中存在的多点接地、电流互感器饱和放电问题,传输环节的减少能够有效提升继电保护可靠性。就地化保护具有统一的标准化接口,通过预制电缆、预制光缆实现一二次设备的快速接口,因此可以采用统一接口的试验平台实现工厂化调试。通过流水线式的作业,促使各项工作集成化和智能化发展,提升运行自动化水平和运行效率,大大减轻现场的安装调试工作量。如果运行过程中出现故障问题,现场可以通过拔插连接保护的预制电缆、预制光缆接头,对保护进行快速的整机更换,再通过管理单元将原保护设备的备份配置文件一键式下装新装置,实现保护设备即插即用。就地化保护整体解决方案以更换式检修方式取代传统的检修模式,可以有效降低运行维护工作强度,减少停电检修时间,节省人力、物力和财力,提高设备运行可靠性。

3继电保护就地化运维技术

3.1全站关键技术

3.1.1即插即用技术

作为工业标准化技术的理念,“即插即用”技术是指新外部设备自动接入系统中,系统自动识别配置变化,而完全不需要人工干预,其已经在各领域广泛应用,运用即插即用技术可以使整个系统操作简便、效率高[12]。应用于就地化保护装置,“即插即用”包含硬件和软件两个层面内涵。在硬件层面,要实现不同厂家之间装置的互换,因此同一类型的保护应具备统一的标准化接口。标准化连接器很好地解决了硬件层面的即插即用,而且提高了现场工作的安全性:采用不同色带和容错键位的技术防误设计,有效防止现场的“误接线”;端子的密封设计,杜绝了现场“误碰”。在软件层面,要实现配置自动更新,前提是不同厂家的保护装置和智能管理单元之间需实现互联互通,目前主流厂家已能满足这一要求。

3.1.2高防护等级、电磁兼容、热设计技术

为了解决就地化保护下放到开关场中需要应对的交变电磁环境及严酷的户外气象环境,就地化保护采用了全新的设计:坚固耐用的机箱结构,高防护的输入输出航插接口,耐受电磁干扰能力高于1000kV特高压标准要求,气象环境适应能力满足IP67级防水、-40~70℃的极端天气、高海拔及高湿度天气,机械特性满足冲击、振动、碰撞试验国家2级标准的要求等。在对已研制成功的线路保护测试中,上述要求均能满足。

3.2就地化继电保护智能安装系统

较之传统室内安装的二次设备,就地化继电保护装置运行环境较为复杂,所以设备的运行管理和控制难度较高。对此,部分专家创新性的提出就地化设备微环境智能控制。就当前一种常见的继电保护系统来看,在间隔布置基础上的就地化继电保护智能安装系统,其中集合了装置运行状态采集、温湿度采集和照明等多项功能,确保就地化继电保护系统可以安全稳定运行,实现系统运行数据的记录和存储。光伏效应存储电池可以作为对于变电站继电保护装置的备用电源,确保外部电源断电后装置仍然可以正常运行。如果设备运行中由于高温出现冒烟、绝缘烧毁现象,可以通过消防喷淋系统尽可能解决其中的异常问题,将异常情况控制在合理范围内,实现对设备除尘降温工作。与此同时,图像识别和自动采集技术为系统运行提供支持,确保装置就地化安装后可以自动化管理和控制。

3.3(1)线路保护采用就地化保护,双套配置,近一次设备安装。(2)线路合并单元、智能终端采用合智一体的设备,安装于就地户外汇控柜之中。(3)测控装置采用集群测控,集群测控系统由多台集群测控装置组成,通过间隔层网络和过程层网络构成集群。(4)就地汇控柜具备抗腐蚀防锈能力,防护等级达到IP67,安装独立的空调设备以保证合智一体设备的运行环境需求,并进行电磁屏蔽处理。(5)保护装置、合智一体装置以及断路器的控制电缆均采用专用连接器预置电缆的形式与设备相连接。(6)通过GOOSE网络发布保护的信息信号,同时订阅其它间隔的信息。

综上所述,随着电网规模的迅速扩张,电网亟需快速可靠、便于运维的继电保护新技术。本文在就地化保护新技术的基础上,提出了智能化变电站采用就地化保护配置方案;对就地化保护配置原则、装置技术特性、设备安装及接口方式均做了较为详细的说明。工程中可根据实际接线和建设规模,选择最优的保护配置方案,保证智能变电站可靠安全运行。

参考文献:

[1]王鹏飞.变电站继电保护就地化整体解决方案研究[J].通讯世界,2017(23):126-127.

[2]吕青,孙浩云,刘琳.变电站就地化保护设计方案探讨[J].华东科技,2017(10):66-69.

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