一种变电站的站域保护优化配置方法及系统与流程

本发明涉及电力系统的自动化技术领域，具体涉及一种变电站的站域保护优化方法及系统。

背景技术：

智能变电站的层次化继电保护体系包括就地保护、站域保护和广域保护三个层次。其中：站域保护基于智能变电站的强大通讯能力和数据信息共享特性，能够综合利用其所在的智能变电站内多间隔线路和元件的电气量、开关量等信息，甚至也可以依据相邻智能变电站的相关信息判别故障位置，从而实现快速、准确和可靠地隔离故障点，并实现智能变电站内集中备投、集中低周减载和集中低压减载等功能。

图1为智能变电站中站域保护装置的功能模块配置分布图，如图所示，站域保护装置包括下述功能：

(1)冗余保护功能。站内110kV及以下电压等级单套配置的保护功能冗余。包括：线路冗余保护功能、主变冗余保护功能、母线冗余保护功能、分段保护功能、低容、低抗保护功能、所用变保护功能。

(2)优化后备保护功能。包括：站域保护控制对站内断路器状态实时监视，判别站内接线拓扑，形成反应各元件连接关系的关联矩阵，识别拓扑结构，优化保护功能；基于多间隔数据共享的保护功能优化；在单间隔采样数据异常导致就地保护闭锁时，通过多间隔采样数据的共享，在站域保护控制装置中进行数据恢复，实现保护功能；故障发生后，就地级保护在确定故障后并瞬时发出切除故障的命令，站域保护在获取相应间隔的保护跳闸命令时监视断路器的状态，经一定延时确定断路器未跳开后，依据拓扑结构图跳开相邻的断路器(失灵保护)；优化后备保护动作时间；35kV及10kV母线保护。

(3)安全自动控制功能。包括低周低压减载、站域备自投、主变过载联切、负荷均分等自动控制功能。

(4)广域保护控制的子站功能。完成广域保护控制系统的子站功能，含站域保护控制信息的采集、处理及转发功能；完成区域电网保护控制的子站功能。

但是，当前站域保护还存在下述局限性：

(1)站域保护采用SV采样和GOOSE跳闸且仅适用于110kV及以下电压等级的站域保护，而智能变电站的合并单元和智能终端增加了继电保护信息的传输和转换环节，使得继电保护动作延时增加了6～10ms，因此在采用常规电流/电压互感器的变电站中不能安装合并单元和智能终端，使得站域保护不能适用于采用常规电流/电压互感器的变电站。

(2)随着继电保护设备制造水平的提升，大量继电保护设备已具备贴近一次设备就地化布置的技术基础和工程实施条件，使得继电保护设备的就地化水平逐步提高，进而也使得智能变电站中就地保护的就保护装置发生改变，这也限制了站域保护的适用性。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种变电站的站域保护优化配置方法及系统。

第一方面，本发明中一种变电站的站域保护优化配置方法的技术方案是：

所述方法包括：

布置所述变电站的就地保护；

确定与所述变电站内各电压等级网络的就地保护对应的站域后备保护；其中：所述各站域后备保护为各电压等级网络中高压侧母线以下所有一次设备的后备保护。

第二方面，本发明中一种变电站的站域保护优化配置系统的技术方案是：

所述系统包括：

就地保护布置模块，用于依据所述变电站内各继电保护间隔布置变电站的就地保护；所述继电保护间隔包括单间隔保护和跨间隔保护；

站域后备保护确定模块，用于确定与所述变电站内各电压等级网络的就地保护对应的站域后备保护；其中：所述各站域后备保护为各电压等级网络中高压侧母线以下所有一次设备的后备保护。

与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的一种变电站的站域保护优化配置方法，对变电站内各电压等级网络的就地保护分别配置对应的站域后备保护，各站域后备保护分别对各电压等级网络中高压侧母线以下所有一次设备的后备保护，使得变电站的站域保护功能不受电压等级和被保护对象的数量限制；

2、本发明提供的一种变电站的站域保护优化配置系统，站域后备保护确定模块可以对变电站内各电压等级网络的就地保护分别配置对应的站域后备保护，各站域后备保护分别对各电压等级网络中高压侧母线以下所有一次设备的后备保护，使得变电站的站域保护功能不受电压等级和被保护对象的数量限制。

附图说明

图1：智能变电站中站域保护装置的功能模块配置分布图；

图2：本发明实施例中一种变电站的站域保护优化配置方法实施流程图；

图3：本发明实施例中220kV常规变电站中220kV电压等级网络的站域保护与就地保护的关系示意图；

图4：本发明实施例中跨间隔保护中主变保护侧配置继电保护装置示意图；

图5：本发明实施例中站域保护优化配置示意图；

图6：本发明实施例中就地保护的保护范围示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图，对本发明实施例提供的一种变电站的站域保护优化配置方法进行说明。

图2为本发明实施例中一种变电站的站域保护优化配置方法实施流程图，如图所示，本实施例可以按照下述步骤对变电站的站域保护进行优化配置，具体为：

步骤S101：依据变电站内各继电保护间隔布置变电站的就地保护；继电保护间隔包括单间隔保护和跨间隔保护。

步骤S102：确定与变电站内各电压等级网络的就地保护对应的站域后备保护；其中：各站域后备保护为各电压等级网络中高压侧母线以下所有一次设备的后备保护。

本实施例中对变电站内各电压等级网络的就地保护分别配置对应的站域后备保护，各站域后备保护分别对各电压等级网络中高压侧母线以下所有一次设备的后备保护，使得变电站的站域保护功能不受电压等级和被保护对象的数量限制。

进一步地，本实施例步骤SS101可以按照下述步骤实施，具体为：

1、布置单间隔保护

本实施例可以在变电站内各单间隔保护对应的一次设备处分别就地安装一个继电保护装置，且各继电保护装置相互独立。其中：各继电保护装置，用于对各自所在间隔的一次设备进行继电保护，并向间隔内的断路器发送跳闸指令，即单间隔保护的各继电保护装置采用直接采样直接跳闸的方式进行保护。

各继电保护装置均通过电缆直接采集各继电保护装置所在间隔内的电压、电流或断路器开/合状态；以及，通过电缆直接向各继电保护装置所在间隔内的断路器传输跳闸指令。。

各继电保护装置的安装接口均为标准连接器，采用标准连接器可以方便替换不同的继电保护装置，实现继电保护装置的即插即用。

2、布置跨间隔保护

本实施例可以在跨间隔保护中各间隔对应的一次设备处分别就地安装一个继电保护装置和一个操作箱，各继电保护装置依次连接形成环网通讯结构，并分别与变电站中站控层的SV/GOOSE网络通讯。其中：各继电保护装置用于对各自所在间隔的一次设备进行继电保护，并向间隔内的操作箱发送跳闸指令。

同时，各继电保护装置均通过电缆直接采集各继电保护装置所在间隔内的电压、电流或断路器开/合状态；以及，通过电缆直接向各继电保护装置所在间隔内的断路器传输跳闸指令。。即继电保护装置不仅通过电缆采样采集本间隔内的电压和电流，还可以通过环网通讯结构获取跨间隔中其他间隔的采样信息，综合所得到的信息判断是否进行继电保护。

各继电保护装置的安装接口均为标准连接器，采用标准连接器可以方便替换不同的继电保护装置，实现继电保护装置的即插即用。

操作箱用于监测其所在间隔内断路器的开/合状态，将开/合状态发送至所述间隔内的继电保护装置，并控制断路器执行继电保护装置发送的跳闸指令。

图6为本发明实施例中就地保护的保护范围示意图，如图所示，本实施例单间隔保护和跨间隔保护中各间隔的分界节点为各间隔内的断路器，从而可以避免各单间隔保护之间的横向连接，从而不涉及与相邻一次设备的后备保护的配合，实现无死区的分布式就地保护。

进一步地，本实施例可以按照下述原则选取或安装继电保护装置，具体为：

(1)继电保护装置应具有简化的二次回路且操作简单，以提高操作可靠性。

(2)继电保护装置应具有简化的开入/出电缆，以提高装置的防护等级。同时，母联闭锁装置可以采用SV/GOOSE网络。

(3)继电保护装置可以为一体化的继电保护装置，即将其各板卡的功能集成在一个芯片上，如通信板卡、采样板卡等，以减小继电保护装置的体积。同时，当继电保护装置的安装接口采用标准连接器时可以对继电保护装置进行无防护安装。

进一步地，本实施例步骤S102可以按照下述步骤实施，具体为：

1、将各电压等级网络的变压器后备保护作为各电压等级网络的站域后备保护。

2、依据与各站域后备保护对应的就地保护，优化各站域后备保护的安全自动控制策略；安全自动控制策略包括备自投策略、低频低压减载策略、负荷均分策略、主变过载联切策略和母线保护策略。

下面以220kV变电站内220kV电压等级网络为例对其站域后备保护进行说明。

图3为本发明实施例中220kV常规变电站中220kV电压等级网络的站域保护与就地保护的关系示意图，如图所示，就地保护布置在就地层，站域后备保护布置在站控层。220kV电压等级网络的双母线跨间隔保护的各间隔分别为母线PT间隔、母联间隔、线路间隔和主变间隔，各间隔分别设置一个子机和一个操作箱，本实施例中子机即继电保护装置。

图4为本发明实施例中跨间隔保护中主变保护侧配置继电保护装置示意图，如图所示，本实施例中主变间隔配置的继电保护装置包括一个主机和三个子机，该主机为对主变间隔进行主保护的继电保护装置，三个子机分别为对主变间隔的低压侧、中压侧和高压侧进行保护的继电保护装置。

220kV电压等级网络的站域后备保护包括220kV变压器的后备保护，作为220kV母线以下所有一次设备的后备保护。站域后备保护通过站控层的SV/GOOSE采集220kV电压等级网络的电压、电流，通过各子机向各操作箱发送跳闸指令。站域后备保护与就地保护相互配合，实现对220kV电压等级网全网络的继电保护。

图5为本发明实施例中站域保护优化配置示意图，如图所示，优化后的站域后备保护针对母线、变压器和出线三部分进行后备保护，具体功能配置如表1所示：

表1

本发明还提供了一种变电站的站域保护优化配置系统，并给出具体实施例。

本实施例中变电站的站域保护优化配置系统包括就地保护布置模块和站域后备保护确定模块。

其中：就地保护布置模块，用于依据变电站内各继电保护间隔布置变电站的就地保护；继电保护间隔包括单间隔保护和跨间隔保护。

站域后备保护确定模块，用于确定与变电站内各电压等级网络的就地保护对应的站域后备保护。其中：各站域后备保护为各电压等级网络中高压侧母线以下所有一次设备的后备保护。

本实施例中站域后备保护确定模块可以对变电站内各电压等级网络的就地保护分别配置对应的站域后备保护，各站域后备保护分别对各电压等级网络中高压侧母线以下所有一次设备的后备保护，使得变电站的站域保护功能不受电压等级和被保护对象的数量限制。

进一步地，本实施例中就地保护布置模块可以包括下述结构，具体为：

本实施例中就地保护布置模块包括单间隔保护布置单元和第一继电保护功能设定单元。

其中：单间隔保护布置单元，用于在变电站内各单间隔保护对应的一次设备处分别就地安装一个继电保护装置，且各继电保护装置相互独立。

第一继电保护功能设定单元，用于设定各继电保护装置对各自所在间隔的一次设备进行继电保护，并向间隔内的断路器发送跳闸指令。

其中：各继电保护装置均通过电缆直接采集各继电保护装置所在间隔内的电压、电流或断路器开/合状态；以及，通过电缆直接向各继电保护装置所在间隔内的断路器传输跳闸指令；各继电保护装置的安装接口均为标准连接器。

进一步地，本实施例中就地保护布置模块可以包括下述结构，具体为：

本实施例中就地保护布置模块包括跨间隔保护布置单和第二继电保护功能设定单元。

其中：跨间隔保护布置单，用于在跨间隔保护中各间隔对应的一次设备处分别就地安装一个继电保护装置和一个操作箱，各继电保护装置依次连接形成环网通讯结构，并分别与变电站中站控层的SV/GOOSE网络通讯。

第二继电保护功能设定单元，用于设定各继电保护装置对各自所在间隔的一次设备进行继电保护，并向间隔内的操作箱发送跳闸指令；及设定操作箱监测其所在间隔内断路器的开/合状态，将开/合状态发送至所述间隔内的继电保护装置，并控制断路器执行继电保护装置发送的跳闸指令。

其中：各继电保护装置均通过电缆直接采集各继电保护装置所在间隔内的电压、电流或断路器开/合状态；以及，通过电缆直接向各继电保护装置所在间隔内的断路器传输跳闸指令；各继电保护装置的安装接口均为标准连接器。

进一步地，本实施例中站域后备保护确定模块可以包括下述结构，具体为：

本实施例中站域后备保护确定模块包括站域后备保护确定单元和站域后备保护功能优化单元。

其中：站域后备保护确定单元，用于将各电压等级网络的变压器后备保护作为各电压等级网络的站域后备保护。

站域后备保护功能优化单元，用于依据与各站域后备保护对应的就地保护，优化各站域后备保护的安全自动控制策略；安全自动控制策略包括备自投策略、低频低压减载策略、负荷均分策略和母线保护策略。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。