智能变电站继电保护之设备配置基本原则「智能变电站继电保护设计的立题背景」

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1. 220kV及以上电压等级的继电保护及与之相关的设备、网络等应按照双重化原则进行配置，双重化配置的继电保护应遵循以下要求。

a.两套保护的电压（电流）采样值应分别取自相互独立的MU。

b.双重化配置的MU应与电子式互感器两套独立的二次采样系统一一对应。

c.双重化配置保护使用的GOOSE（SV）网络应遵循相互独立的原则，当一个网络异常或退出时不应影响另一个网络的运行。

d.两套保护的跳闸回路应与两个智能终端分别一一对应；两个智能终端应与断路器的两个跳闸线圈分别一一对应。

e.双重化的两套保护及其相关设备（电子式互感器、MU、智能终端、网络设备、跳闸线圈等）的直流电源应一一对应。

2.保护装置、智能终端等智能电子设备间的相互启动、相互闭锁、位置状态等交换信息可通过GOOSE网络传输，双重化配置的保护之间不直接交换信息。

a.不同保护之间的信息交互原则：通过GOOSE网络传输。例如：3/2接线的线路保护启动失灵、启动重合闸、闭锁重合闸等。

b.双重化配置的两套保护之间信息交互原则：通过智能终端以空接点方式实现。例如：三重方式下，双母线接线的两套线路保护需要相互闭锁重合闸时，可通过两套智能终端以空接点方式相互闭锁。

c.智能终端和保护之间的信息交互原则：智能终端与本间隔保护之间采用GOOSE点对点传输，其余采用GOOSE网络传输。例如：断路器位置信息经智能终端以点对点方式传递给线路保护，各间隔刀闸位置以GOOSE网络方式传递给母线保护。

3.110kV变压器电量保护宜按双套配置，双套配置时应采用主、后备保护一体化配置；若主、后备保护分开配置，后备保护宜与测控装置一体化。变压器各侧MU按双套配置，中性点电流、间隙电流并入相应侧MU。

a.110kV变压器保护宜双套配置，此时各侧MU和智能终端也双套配置、测控一般独立配置。

b.110kV变压器保护若采用主、后备保护分开配置，后备保护宜与测控装置一体化，此时各侧MU和智能终端也双套配置。差动保护与第一套智能终端和MU对应，后备保护与第二套智能终端和MU对应。一般采用各侧后备独立配置方案。

4.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。

a.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。

b.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。

c.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。

5.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。

a.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。

b.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。

c.可采用非电量保护和本体智能终端一体化配置方案。

6.变压器保护可采用分布式保护。分布式保护由主单元和若干个子单元组成，子单元不应跨电压等级。

a.采用就地安装方式时，宜采用分布式保护。

b.当变压器保护的SV和GOOSE光口较多时，可采用分布式保护。

c.分布式变压器保护的子单元不应跨电压等级，同一电压等级的不同分支可采用同一子单元，也可采用不同子单元。

7.母线保护直接采样、直接跳闸，当接入元件数较多时，可采用分布式母线保护。

a.主单元和子单元的功能分工如下：

①.主单元主要负责逻辑运算，子单元负责SV采集、执行GOOSE跳闸命令和刀闸位置的采集。

②.主单元相当于人的大脑，子单元相当于人的手脚。

b.分布式母线保护的实现方案有如下几种：

①.主单元负责逻辑运算和3-4个间隔的采样和跳闸，每3-4个间隔配置一个SV和GOOSE子单元。

②.各间隔SV由主单元集中采集，每3-4个间隔配置一个GOOSE子单元。

③.主单元只负责逻辑运算，子单元按间隔配置，负责SV采样和GOOSE跳闸.

10.高抗保护配置原则: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。

11.3/2接线断路器保护配置原则:断路器保护按断路器双重化配置。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。

a.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。

b.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。

c.短引线保护可独立设置，也可包含在边断路器保护内；

3/2接线线路或主变装设隔离刀闸的变电站较少，短引线保护较少，无论是否采用电子式互感器，断路器保护和短引线保护共用二次电流源，因此短引线保护功能可整合到断路器保护中。

独立设置：增加了智能终端的光口负担；刀闸经边断路器智能终端接入。

含在边断路器保护内：边中断路器保护装置版本可能不同。

12.母联保护配置原则：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；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。

a.母联（分段）保护双重化的原因：

为了防止一套保护跨双网。

b.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同位实现。

13.低压保护配置原则：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； 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；跨间隔开关量信息交换可采用过程层GOOSE网络传输。

a.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。

b.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。

14.故障录波及网络分析仪配置原则：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 。主变宜单独配置主变故障录波装置，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。

a.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。

b.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。

d.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。

e.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。

15.安全自动装置配置原则:220kV及以上的安全稳定控制装置按双重化配置；备自投、过载联切等功能可在间隔层或站控层实现；要求快速跳闸的安全稳定控制装置应采用点对点直接跳闸方式。

a.明确了220kV以上的安控装置双重化配置可以避免单装置跨双网。

b.明确了备自投、过载联切的实现方案：在过程层实现为装置型、在站控层实现为一般为网络型。

c.明确了故障解列等快速动作的安控装置应采用点对点跳闸方式

16.过程层网络配置原则:过程层SV网络、过程层GOOSE网络、站控层网络应完全独立配置；过程层SV网络、过程层GOOSE网络宜按电压等级分别组网。变压器保护接入不同电压等级的过程层GOOSE网时，应采用相互独立的数据接口控制器。继电保护装置采用双重化配置时，对应的过程层网络亦应双重化配置，第一套保护接入A网，第二套保护接入B网；110kV过程层网络宜按双网配置；任两台智能电子设备之间的数据传输路由不应超过4个交换机。根据间隔数量合理配置过程层交换机，3/2接线型式，交换机宜按串设置。每台交换机的光纤接入数量不宜超过16对，并配备适量的备用端口。

17.智能终端配置原则:220kV及以上电压等级智能终端按断路器双重化配置，每套智能终端包含完整的断路器信息交互功能；智能终端不设置防跳功能，防跳功能由断路器本体实现,220kV及以上电压等级变压器各侧的智能终端均按双重化配置；110kV变压器各侧智能终端宜按双套配置;

a.明确了智能终端的配置原则，强调了每套智能终端的开入、开出都应完全相同。间接要求了断路器的压力接点应具备两套。

b.明确了防跳功能由断路器本体实现。

c.明确了110KV以上的变压器智能终端均双套配置。