本發(fā)明涉及一種針對變電站遠距離供電的220kV等級變壓器保護方法。

背景技術(shù)：

目前的變電站或地區(qū)性電廠，在面臨供電范圍的擴大以及供熱、供汽額外需求時，需要進行投入新的變電站或電廠新升壓站，并接入備用機組及備用變壓器以滿足供電范圍的擴大以及供熱、供汽額外需求，同時，也需要為后續(xù)機組建設(shè)預(yù)留并網(wǎng)條件。而受到變電站或電廠新升壓站的場地限制，變電站或新的電廠升壓站經(jīng)常會設(shè)置在有一定距離的新地點，往往會出現(xiàn)變電站或電廠新升壓站距離供電變壓器太遠的情況。

變電站或新的電廠升壓站距離供電變壓器太遠，會給供電變壓器的保護方案設(shè)計帶來了很大麻煩，如果沿用常規(guī)保護方案，即：變壓器的高低壓側(cè)電流、電壓回路、跳合閘回路采用常規(guī)二次電纜連接，這樣會因為距離太遠，對側(cè)的CT二次電纜距離長，負載大，導(dǎo)致CT伏安特性異常，造成CT容量選型困難，從而造成差動保護可能誤動，且二次跳合閘回路過長造成抗超高壓與雷電、電磁干擾困難，二次電纜絕緣存在隱患以及由此造成的誤合、誤跳風險。

因此，需要對遠距離供電的變壓器提供適當?shù)淖儔浩鞅Ｗo方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種針對變電站遠距離供電的220kV等級變壓器的保護方法，本方法利用220kV光纖縱差保護的通訊光纖作為線路保護的通信鏈路，利用220kV光纖縱差保護的“遠跳”功能實現(xiàn)變壓器保護動作后保護跳閘及失靈啟動，利用220kV光纖縱差保護中的“遠傳”功能實現(xiàn)變壓器保護動作后給失靈保護的失靈解復(fù)壓閉鎖、以及實現(xiàn)非電量保護的遠方跳閘，替代常規(guī)二次電纜的電氣量傳輸。避免了因為距離太遠，對側(cè)的CT二次電纜距離長，負載大，導(dǎo)致CT伏安特性異常，造成CT容量選型困難，從而造成差動保護可能誤動，且二次跳合閘回路過長造成抗超高壓與雷電、電磁干擾困難，二次電纜絕緣存在隱患以及由此造成的誤合、誤跳風險。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種針對變電站遠距離供電的220kV等級變壓器的保護方法，將光纖縱差保護作為220kV變壓器高壓側(cè)至GIS開關(guān)的長距離高壓電纜的短引線主保護，光纖縱差保護裝置安裝地點為變電站保護室，與變電站母線保護的保護區(qū)形成交叉保護，變壓器側(cè)設(shè)置就地保護小室配置光纖縱差保護作為短引線保護與變電站側(cè)光纖縱差保護互為配合，同時與變壓器差動保護形成交叉保護。

所述變壓器差動保護的范圍為變壓器高壓側(cè)套管及低壓側(cè)。保護裝置安裝地點為變壓器側(cè)就地保護小室。

利用光纖縱差保護中的遠跳功能進行變壓器保護動作后失靈啟動及保護跳閘高壓側(cè)GIS開關(guān)操作。

利用光纖縱差保護中的遠傳功能實現(xiàn)變壓器保護動作后給失靈保護的失靈解復(fù)壓閉鎖、以及實現(xiàn)非電量保護的遠方跳閘高壓側(cè)GIS開關(guān)。

對于變電站遠距離供電的220kV等級變壓器配置變壓器保護和短引線保護，上述保護雙重化配置。

對于變電站遠距離供電的220kV等級變壓器，因供電的高壓GIS開關(guān)安裝在變電站側(cè)，斷路器失靈保護方案：變壓器故障，變壓器保護動作(不含非電量保護)，變壓器保護高壓側(cè)跳閘出口接到變壓器側(cè)光纖縱差保護遠跳回路，對側(cè)光纖縱差保護跳閘出口跳高壓開關(guān)，同時對側(cè)光纖縱差保護遠跳啟動失靈出口接到母線差動保護失靈啟動回路。

變壓器內(nèi)部故障時，變壓器保護解除失靈復(fù)壓閉鎖出口接入變壓器側(cè)光纖縱差保護“遠傳”回路，對側(cè)光纖縱差保護遠傳收信出口接到母線差動保護解除失靈復(fù)壓閉鎖回路。

短引線故障時，對側(cè)光纖縱差保護動作，出口直跳高壓開關(guān)，失靈出口接入母線差動保護失靈啟動回路。

變壓器非電量保護動作，把非電量保護(瓦斯保護)經(jīng)非電量保護裝置保護出口接到變壓器側(cè)光纖縱差保護的第二“遠傳”回路，對側(cè)(升壓站側(cè))光纖縱差保護第二“遠傳”收信出口直接接到高壓GIS操作箱不啟失靈TJF跳閘回路。達到了非電量保護跳閘不啟動失靈保護的反措要求。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明為大型火力發(fā)電廠或水電廠以及變電站的變壓器距離升壓站母線距離超長，即：電源點太遠的工況，提供了一種安全可靠，值得推廣的保護方案；

(2)本發(fā)明解決了變電站遠距離供電的220kV等級變壓器沿用常規(guī)保護方案的實施所遇到的困難；避免了因為距離太遠，對側(cè)的CT二次電纜距離長，負載大，導(dǎo)致CT伏安特性異常，造成CT容量選型困難，從而造成差動保護可能誤動；避免了跳合閘回路過長造成抗超高壓與雷電、電磁干擾困難，二次電纜絕緣存在隱患以及由此造成的誤合、誤跳的風險；

(3)本發(fā)明利用了光纖差動保護的通訊光纖作為通信鏈路所具有的獨特優(yōu)勢，特別是對電場絕緣、頻帶寬和衰耗低等優(yōu)點，利用光纖差動保護中的“遠跳”功能實現(xiàn)變壓器保護動作后失靈啟動及保護跳閘、利用光纖差動保護中的“遠傳”功能實現(xiàn)變壓器保護動作后給失靈保護的失靈解復(fù)壓閉鎖、以及實現(xiàn)非電量保護的遠方跳閘。

附圖說明

圖1為實施例的電廠220kV新升壓站電氣主接線圖；

圖2為實施例的電廠常規(guī)保護方案示意圖；

圖3為實施例的電廠使用本發(fā)明的保護方案的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的變壓器側(cè)光差保護遠跳及遠傳開入示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例的220kV升壓站保護室光差保護動作出口示意圖。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

A電廠為地區(qū)性電廠，供電范圍主要為A市。A電廠目前有3臺機組，容量為1×225+2×670MW。

根據(jù)近期國家大氣污染防治行動計劃發(fā)布及嚴控火電機組建設(shè)形勢，A市政府明確提出原則上區(qū)域內(nèi)不允許新建燃煤發(fā)電機組；根據(jù)新區(qū)批復(fù)的供熱專項規(guī)劃，新區(qū)將充分利用A電廠改造后的供熱能力，將其作為區(qū)域內(nèi)的主力熱源滿足其供熱、供汽需求。A電廠長期規(guī)劃進行調(diào)整，原計劃關(guān)停的#3機組近期考慮對#3機組進行綜合升級改造，并維持運行，以滿足國家節(jié)能減排和區(qū)域內(nèi)供熱需要。

為滿足原計劃關(guān)停的#3機組接入電網(wǎng)需要，并為后續(xù)機組建設(shè)預(yù)留并網(wǎng)條件，最終滿足A市電網(wǎng)安全穩(wěn)定供電需要。根據(jù)最新電廠、電網(wǎng)發(fā)展形勢，A電廠內(nèi)新建220kV新升壓站，將電廠#3、#5、#6機組及所有的6回220kV出線以及#3機組的備用電源#02高備變，#5、#6機組的備用電源#03高備變等設(shè)備均由220kV老升壓站改接進220kV新升壓站。

由圖1可見：#02高備變、#03高備變、#1綜合變均為220kV等級變壓器，并接入220kV新升壓站母線。

受廠區(qū)場地限制，A電廠220kV新升壓站址選在220kV線路出線龍門架附近，而#02高備變、#03高備變、#1綜合變位于老廠內(nèi)，距離220kV新升壓站約1.5公里。

因此帶來了一系列的問題：由于#02高備變、03啟備變、#1綜合變距離220kV新升壓站約1.5公里，距離太遠給以上主設(shè)備的保護方案設(shè)計帶來了很大麻煩，最初考慮沿用常規(guī)保護方案，即：變壓器的高低壓側(cè)電流、電壓回路、跳合閘回路采用常規(guī)二次電纜連接，因為距離太遠，對側(cè)的CT二次電纜距離長，負載大，導(dǎo)致CT伏安特性異常，造成CT容量選型困難，從而造成差動保護可能誤動，且二次跳合閘回路過長造成抗超高壓與雷電、電磁干擾困難，二次電纜絕緣存在隱患以及由此造成的誤合、誤跳風險。

以#02啟備變?yōu)槔M行陳述。

如圖2所示，利用常規(guī)保護方案：

保護配置為：220kV變壓器保護與220kV母線保護形成交叉保護，將變壓器高壓側(cè)至220kV GIS開關(guān)的1.5公里高壓電纜納入變壓器差動保護的范圍。

問題：因為距離太遠對側(cè)的CT二次電纜距離長，負載大，導(dǎo)致CT伏安特性異常，造成CT容量選型困難，從而造成差動保護可能誤動，且二次跳合閘回路過長造成抗超高壓與雷電、電磁干擾困難，二次電纜絕緣存在隱患以及由此造成的誤合、誤跳風險。

解決方案：如圖3所示，增加220kV光纖縱差保護作為變壓器高壓側(cè)至220kV GIS開關(guān)之間的1.5公里高壓電纜的主保護，替代常規(guī)變壓器差動保護作為變壓器及1.5公里高壓電纜的主保護的方案，變壓器差動保護的范圍只是變壓器高壓側(cè)套管及低壓側(cè)。

利用220kV光纖縱差保護中的“遠跳”功能實現(xiàn)變壓器保護動作后失靈啟動及保護跳閘、利用220kV光纖縱差保護中的“遠傳”功能實現(xiàn)變壓器保護動作后給失靈保護的失靈解復(fù)壓閉鎖、以及實現(xiàn)非電量保護的遠方跳閘，替代常規(guī)二次電纜的電氣量傳輸。

保護配置：220kV新升壓站側(cè)保護室增加220kV光纖縱差保護作為220kV變壓器高壓側(cè)至220kV GIS開關(guān)的1.5公里高壓電纜的短引線主保護，與220kV母線保護的保護區(qū)形成交叉保護。變壓器側(cè)設(shè)置就地保護小室配置220kV光纖縱差保護作為短引線保護與變電站側(cè)光纖縱差保護互為配合，同時與變壓器差動保護形成交叉保護。

由于光纖直接采用纖芯通信，省卻了其他環(huán)節(jié)，其抗電信號干擾能力突出，故障概率低，且光纖通道具有連接簡單方便，調(diào)試成功以后一般比較穩(wěn)定，不易變化的優(yōu)越性，光纖保護利用光纖通道進行數(shù)據(jù)交換時，不僅交換兩側(cè)電流數(shù)據(jù)，同時也交換開關(guān)量信息，實現(xiàn)一些輔助功能，其中就包括遠跳、遠傳功能。優(yōu)選用南瑞繼保PCS－931L光纖差動保護。

保護裝置采樣得到遠跳開入為高電平時，經(jīng)過處理和確認，作為開關(guān)量，連同電流采樣數(shù)據(jù)及CRC校驗碼(即Cyclic Redundancy Check循環(huán)冗余校驗，發(fā)送端用數(shù)學(xué)方法產(chǎn)生CRC碼后在信息碼位之后隨信息一起發(fā)出，接收端也用同樣的方法產(chǎn)生一個CRC碼，將這兩個校驗碼進行比較，如果一致就證明所傳信息無誤，如果不一致就表示傳輸中有差錯，即使有一個字節(jié)不同，所產(chǎn)生的CRC碼也不同)等一起打包為完整的一幀信息，通過數(shù)字通道，傳送給對側(cè)保護裝置。對側(cè)裝置每收到一幀信息，都要經(jīng)過CRC校驗、解碼，提取遠跳信號，并且只有連續(xù)三次收到對側(cè)遠跳信號才認為收到的遠跳信號是可靠的。當保護控制字整定為遠跳不經(jīng)本地啟動控制時，則收到遠跳信號后無條件三相跳閘出口，啟動失靈出口，并閉鎖重合閘。當保護控制字整定為遠跳經(jīng)本地啟動控制時，則需本側(cè)裝置啟動才出口。

PCS－931L配置有遠跳1、遠跳2遠方跳閘開入，并配置收遠跳1、遠跳2開出節(jié)點。當收遠跳1、遠跳2滿足出口條件時，相應(yīng)開出節(jié)點動作。

裝置配置遠傳1、遠傳2、遠傳3的開入節(jié)點。同遠跳一樣，裝置也借助數(shù)字通道分別傳送遠傳1、遠傳2、遠傳3。區(qū)別在于接收到對側(cè)遠傳信號后，并不作用于本裝置的跳閘出口，而只是如實的將對側(cè)裝置的開入節(jié)點狀態(tài)反映到對應(yīng)的開出節(jié)點上。

在#02啟備變變壓器本體附近修建保護小室，放置變壓器保護柜、短引線保護柜。短引線保護選用PCS-931L光差保護，保護雙重化配置。

如圖4所示，#02啟備變?yōu)樾伦儔浩?，只有升壓站?cè)有高壓GIS開關(guān)，斷路器失靈保護方案：變壓器故障，變壓器保護動作(不含非電量保護)，變壓器保護高壓側(cè)跳閘出口接到變壓器側(cè)PCS-931L遠跳回路，對側(cè)PCS-931L跳閘出口跳高壓開關(guān)。同時對側(cè)PCS-931L遠跳啟動失靈出口接到母差保護失靈啟動回路。

變壓器內(nèi)部故障，變壓器保護解除失靈復(fù)壓閉鎖出口接入變壓器側(cè)PCS-931L遠傳回路1，對側(cè)PCS-931L遠傳收信出口1接到母差保護解除失靈復(fù)壓閉鎖回路。短引線故障，對側(cè)PCS-931L光差保護動作，出口直跳高壓開關(guān)，失靈出口接入母差保護失靈啟動回路。

變壓器內(nèi)部故障，變壓器非電量保護動作，把非電量(瓦斯)保護經(jīng)非電量裝置保護出口接到變壓器側(cè)PCS-931L遠傳回路2，對側(cè)(升壓站側(cè))PCS-931L遠傳收信出口2直接接到高壓GIS操作箱不啟失靈TJF跳閘回路。達到了非電量保護跳閘不啟動失靈保護的反措要求。

如圖5所示，#02啟備變高低壓側(cè)跳閘出口方式：變壓器保護動作(不含非電量保護)高壓側(cè)跳閘出口接到變壓器PCS-931L遠跳回路，對側(cè)(升壓站側(cè))PCS-931L遠跳出口跳高壓開關(guān)。變壓器保護動作低壓側(cè)跳閘出口直接接到低壓側(cè)相關(guān)開關(guān)跳閘回路。變壓器側(cè)PCS-931L光差保護動作出口接到低壓側(cè)相關(guān)開關(guān)跳閘回路。對側(cè)PCS-931L(升壓站側(cè))光差保護動作出口直跳開關(guān)，失靈出口接入母差保護失靈啟動回路。

利用220kV光纖差動保護作為線路保護的通信鏈路所具有的獨特優(yōu)勢，特別是對電場絕緣、頻帶寬和衰耗低等優(yōu)點，利用220kV光纖差動保護中的“遠跳”功能實現(xiàn)變壓器保護動作后失靈啟動及保護跳閘、利用220kV光纖差動保護中的“遠傳”功能實現(xiàn)變壓器保護動作后給失靈保護的失靈解復(fù)壓閉鎖、以及實現(xiàn)非電量保護的遠方跳閘。

很好的解決了A廠由于#02高備變、03啟備變、#1綜合變距離220kV新升壓站約1.5公里，距離太遠給以上主設(shè)備沿用常規(guī)保護方案的實施所遇到的困難；避免了因為距離太遠，對側(cè)的CT二次電纜距離長，負載大，導(dǎo)致CT伏安特性異常，造成CT容量選型困難，從而造成差動保護可能誤動；避免了跳合閘回路過長造成抗超高壓與雷電、電磁干擾困難，二次電纜絕緣存在隱患以及由此造成的誤合、誤跳的風險。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。