变电站保护就地化研究与应用报告.docVIP

变电站保护就地化研究与应用报告 1 主要内容及创新点 本报告紧密围绕保护就地化设计的核心理念，全面论述了保护就地化的设计方案，结合220kV变电站新建工程，讨论了保护就地化具体实施方案，其主要创新点如下： 1） 首先给出了保护就地化的整体方案，具体论述了单间隔保护方案、跨间隔保护方案、站控层方案；针对跨间隔方案，比较了不同方案优缺点；针对站控层方案，论述了增加的智能管理单元的功能。 2） 本报告结合220kV变电站工程，讨论了不同保护的实施方案。 单间隔保护实施方案为： 220kV、110kV线路间隔保护装置集成保护、测量、合并单元、智能终端的功能，就地布置在GIS室智能控制柜，采用标准接口，实现即插即用。由于这种就地化保护装置正处在挂网试运行阶段，还没有在变电站正式投入运行，建议本站目前不采用，目前采用模拟量电缆直接接入及电缆跳闸、闭锁的成熟保护装置，待智能的就地化保护挂网试运行结束，通过测试后再采用这种先进的就地化保护装置。 10kV间隔保护主要采用标准化装置，全模块化设计，标准航插连接。 跨间隔保护实施方案为：对于主变就地化保护，分析了有主机环网方案和无主机环网方案，鉴于目前主变就地化保护实现方案不太成熟，因此，本工程仍采用常规主变保护方案，在二次设备室组屏。 提出了就地化保护的运维检修模式，实现“工厂化调试”和“更换式检修”，装置调试、检修和消缺时间大幅缩短，可提高设备可靠性和电网运行效率。 2 概述 2.1 保护就地化的背景和意义 随着智能变电站相关技术发展，现有智能变电站继电保护面临的问题愈加突出。 1） 人员承载力严重不足。现有110千伏及以上变电站1.5万座，每年新建近1000座变电站，而运维检人员定岗定编，基本没有增长。加之二次设备种类多、回路复杂，对运维人员要求高，保护运维工作量大。 2） 一二次设备生命周期不匹配。二次设备生命周期为20年，一次设备为40年，一次设备生命周期内，二次设备至少更换两次。二次设备更换时，设计、施工、调试困难，一次设备停电时间长。 3） 继电保护速动性、可靠性有所降低。新建变电站采用“常规互感器+合并单元”方案，继电保护传输环节多，整组动作时间较常规保护长8-10ms，速动性不满足规程要求。 4） 合并单元、智能终端等公共设备故障率高（为常规保护2倍以上），单一设备故障往往造成多套保护不正确动作，继电保护的可靠性得不到保障。 在上述背景下，变电站保护近几年不断发展，二次设备发展的趋势是就地化配置，减少中间传输环节，二次设备与一次设备融合。保护就地化的意义如下： 1） 就地安装，电缆采样、跳闸，提高保护的可靠性和速动性。 2） 就地化保护装置具备小型化和就地化条件，能灵活安装于开关场。芯片技术的发展使得集成电路的设计尺寸越来越小，由单个核心芯片，配以必要的存储器件和通信接口芯片，可实现完整继电保护功能，代替当前多个处理器系统加内部通信架构方案。 3） 接口标准化，即插即用，简化二次接线。同时调试、检修、更换方便，减小了运维工作量。 4） 装置工艺满足就地化安装环境条件及长寿命要求。保护装置就地化以后，运行在相对较恶劣的自然和电磁环境中，IP防护、EMC、热设计的强度，要高于运行在继保小室内的环境应力要求。 2.2 保护就地化的现状 目前，国外就地化技术发展较快，部分二次设备与一次设备实现了集成，国内二次厂家开发就地化保护产品，并在部分极端环境地区开展测试。 公司的企业标准《智能变电站就地化保护装置通用技术条件》中对就地化保护装置给出了定义。就地化保护装置：在一次配电装置场地内紧邻线路、变压器、电抗器等被保护设备安装或与一次设备集成安装的继电保护设备。典型的安装位置如GIS汇控柜、开关场中智能控制柜、二次设备预制舱、开关柜、一次设备本体及附近。 同时，保护装置按以下原则进行分类： 第一类就地化保护装置：室内就地化安装如GIS汇控柜、预制舱安装的保护装置，其特征是有建筑或类似建筑提供良好的运行环境条件和检修环境条件。 第二类就地化保护装置：室外智能控制柜安装的保护装置，其特征是有屏柜或其他设备提供良好的运行环境条件，但不具备良好的检修环境条件。 第三类就地化保护装置：直接就地化安装及与一次设备集成安装的保护设备，其特征是工作环境恶劣，无建筑或其他设备提供良好的运行环境条件和检修环境条件。 2.3 本报告拟解决的问题 本报告针对220kV变电站，该站规划设计为全户内型无人值班地上变电站，因此本报告主要论述第一类就地化保护装置，即室内就地化安装的装置。 首先给出了保护就地化的整体方案，具体论述了单间隔保护方案、跨间隔保护方案、站控层方案；针对跨间隔方案，比较了不同方案的优缺点；针对站控层方案，论述了保护就地化后增加的智能管理单元的功能。 本报告结合220kV变电站工程，讨论了不同保护的实施