高压智能变电站变压器保护SV品质异常处理方案

高压智能变电站变压器保护SV品质异常处理方案

周洪涛、侯喆、陈玉兰

（国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司，江苏省南京市210003）

摘要：在智能变电站中，继电保护装置的二次采样系统发生了变化，采样输入是经由合并单元MU采样后，经过光纤网络以点对点的方式传送至保护装置，从而导致对输入信号源的监视和检测方法发生了本质的变化。本文针对采用双重化配置的高压智能变电站的变压器保护装置，分别列举了主保护和后备保护的几种SV品质异常处理方案，并逐一分析了各方案的优缺点，并在兼顾实用性和可操作性的原则下，最终针对SV 品质异常和SV检修态不一致提出了初步的处理方案。

关键词：智能变电站，变压器保护，SV品质异常，检修态不一致

0 引言

随着数字化变电站技术的发展，智能电网已经成为当今世界电力系统发展变革的最新动向，国家电网公司拟在2009~2020年建成统一坚强的智能电网。

智能变电站与常规变电站的继电保护二次交流采样系统发生了质的变化，常规变电站电压电流互感器的二次交流量以模拟信号形式输出至继电保护装置，而在智能变电站中，继电保护装置采用由合并单元输出数字信号量。对于变压器保护来说，保护原理由多个电压等级的输入信号构成，当变电站对某侧合并单元或某一次设备进行检修时，或者当数字信号量的品质发生异常时，对保护装置的输入信号量会发生影响，运行方式势必发生变化，按照常规变压器保护的设计思路已经不能满足运行要求。

本文提出了针对220kV及以上电压等级的智能变电站变压器保护SV品质异常处理的可行性方案。

1智能变电站变压器保护SV系统概述根据《Q/GDW 441-2010智能变电站继电保护技术规范》，220kV及以上电压等级的智能变电站的变压器保护有以下配置要求[1]：

1）220kV及以上变压器电量保护按双重化配置，每套保护包含完整的主、后备保护功能；变压器各侧及公共绕组的MU均按双重化配置，中性点电流、间隙电流并入相应侧MU；

图1 500kV

变压器保护MU配置方案(单套) Fig.1 MU configuration scheme for 500kV transformer protection (single set)

中压侧边断路器

电流

合并单元

公共绕组

合并单元

电压合

并单元

中断路器

电流

图2 500kV智能变电站变压器保护方案(单套) Fig.2 Transformer protection scheme for 500kV

smart substation (single set)

2）两套保护的电压（电流）采样值应

分别取自相互独立的MU，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；

3）3/2接线侧的电流由两个断路器的电流MU分别接入保护装置，电压传感器对应双重化的主变电压MU，主变电压MU单独接入保护装置；

4）双母线接线侧的电压电流按照双重化配置两台合并单元；

5）单母线接线侧的电压和电流合并接入MU，点对点接入保护装置；

以500kV电压等级的智能变电站变压器保护为例，其技术实施方案图如图1、图2所示。

220kV及以上电压等级的变压器保护采用主后一体化，变压器保护中包括了差动保护（主保护）以及各侧的后备保护。变压器保护的各保护功能是基于装置接收到的输入采样值SV来完成的，由以上的介绍可以很明显的发现，对于智能变电站变压器保护的不同保护功能，所涉及的MU是不同，以图1所示500kV自耦变压器保护为例，各保护功能与各MU的关系如下表所示：表1 500kV变压器保护功能与MU对应关系Table 1 Relationship between 500kV transformer

protection and MUs

注⑤差动保护中可能会利用各侧电压作辅助判据。

注⑤⑤高、中压侧后备保护中的复压闭锁过流保护会利用各侧的电压信息，而低压侧后备种的复压闭锁过流只与本侧的电压相关。

因此，不同的MU出现检修或品质异常时，对变压器保护装置功能的影响是不同的。

2 智能变电站保护SV异常处理要求

智能变电站保护所使用的输入采样值SV，是经由合并单元MU采样（重采样）后，经过光纤网络以点对点的方式传送至保护装置。采样方式的改变导致智能变电站保护的采样过程会产生不同于传统保护的异常情况，如网络连接断链、MU采样无效、MU 失步、检修状态不一致等。

智能变电站保护对于SV的异常有以下处理要求[1,2]：

1）保护装置应自动补偿电子式互感器的采样响应延迟，当响应延时发生变化时应闭锁采自不同MU且有采样同步要求的保护。

2）保护装置应处理MU上送的数据品质位，来判断采样数据是否有异常，接收采样值异常应送出告警信号；根据收到的报文和采样值接收控制块的配置信息，判断报文配置不一致，丢帧，编码错误等异常出错情况，并给出相应报警信号。

3）保护装置应根据MU上送的数据品质位，在异常状态下，利用MU的信息合理地进行保护功能的退出和保留，瞬时闭锁可能误动的保护，延时告警，并在数据恢复正常之后尽快恢复被闭锁的保护功能。

4）保护装置应根据MU上送的数据品质位，来判断采样数据是否为检修状态下的采样数据，同时要与装置本身的检修压板状态进行比较，只有两者一致时才将该信号用于保护逻辑，否则应不参加保护逻辑的计算。对于状态不一致的信号，保护装置仍应计算和显示其幅值；

5）保护装置应具备通信中断、异常等状态的检测和告警功能。

由于对于检修状态不一致和其他的品质异常的处理要求不同，因此在考虑SV异常处理方案的时候也分成两部分进行设计，分别是SV品质异常处理方案和SV检修态不一致处理方案。

3 SV品质异常处理方案

3.1主保护品质异常闭锁方案

仍以500kV智能变电站变压器保护为例。

按照《DL/T 317-2010 继电保护设备标准化设计规范》和国网六统一标准[3,4]，500kV变压器保护的主保护是由纵差保护、