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1、辽宁朝阳区域化保护详细设计方案及进度1. 工程概况辽宁省朝阳供电公司拟以马山智能变电站为中心，构建 66kV 区域性保护系统。该系统实现以差动保护为主判据的完善主保护功能，并完成区域内线路、母线、主变压器的后备保护及安全自动控制功能。2 2 0 千 伏 马 山 变6 6 千 伏 母 线6 6 k V 木 头 城 子 变马木线6 6 k V 东 大 道 变6 6 k V 联 合 变6 6 k V长在变6 6 k V 北四 家 子 变6 6 k V 枣 山 变# 1 变# 2 变柏 木# 1线建木线南木线木镍线侧路 木瓦线 （ 柏木 # 2 ）2 2 0 千 伏 柏 山 变6 6 千 伏 母 线长
2、北 L G J - 9 5 / 1 7 . 5 k mL G J - 2 4 0 / 1 2 . 8 4 k m L G J - 2 4 0 / 1 3 . 3 8 k m L G J - 9 5 / 1 7 . 5 k mLGJ-50/0.39LGJ-150/4.79L G J - 2 4 0 / 2 7 . 2 3 k mL G J - 1 2 0 / 2 7 . 2 3 k m长枣LGJ-50/15.5kmM U7M U1 0M U8M U9M U6M U1M U2M U3M U4M U5M U1 2M U1 1M U1 3M U1 3M U1 4M U1 5区域电气网络拓扑图区域保护范
3、围为上图中红色互感器所包含的范围，整个区域包含两个 220kV 站（马山站、柏山站）和六个66kV 站（联合变、东大道变、木头城子变、长在变、枣山变、北四家子变） 。2. 区域保护系统架构辽宁省朝阳供电公司拟以马山智能变电站为中心，构建 66kV 区域性保护系统。该系统实现以差动保护为主判据的完善主保护功能，并完成区域内线路、母线、主变压器的后备保护及安全自动控制功能。基于现有专用光纤和 SDH 网络，将就地层信息上传至控保层，将地区范围内的保护功能集中实现。系统分三层结构，分别为就地层、网络层和控保层。马 山 站 合 并 单 元综 合 智 能 单 元区 域 集 中 式 保 护测 控 B D
4、H - 8 0 1综 合 智 能 单 元1 0 0 M 光纤以太网2 M 数据接口区 域 集 中 式 保 护 测 控B D H - 8 0 1 （ 备 用 ）S D H 通 信 网综 合 智 能 单 元2 2 0 k V 马 山 站其 他 变 电 站专 用 通 道 模 式同 步 时 钟复 用 通 道 模 式其 他 变 电 站控 保 层网 络 层就 地 层 控保层配置控保层布置在马山站，配置 2 套区域保护，一台装置实现马山站 66kV 间隔和其他 66kV 变电站的区域保护功能，一台装置作为热备用。配置一套时钟系统，采用 IEEE-1588 实现区域内综合智能单元的同步。 网络层配置马山站配置
5、 1 台交换机，实现控保层设备和其他变电站综合智能单元数据的接入。配置一套数据转换装置，实现 SDH 到以太网数据的转换。 就地层配置变电站内按间隔配置综合智能单元，主要完成运行设备的全景实时数据的采集及上送，同时接收控保层下发的控制命令并完成执行，集成了合并单元、智能终端的功能。 网络同步方案区域保护装置实现多个站间的差动保护功能，多个站间设备的采样值需要同步，因此基于区域网络系统实现多个站间数据的同步是本方案的关键。本工程采用 SDH 网络同步基于现有的站间 SDH 网络，不必额外敷设光纤网络，多站间的环网连接，网络延迟较长，并且现有 SDH 网络中设备不支持硬件时间标签，因此无法通过 S
6、DH 实现 IEEE-1588 对时。为了实现数据同步，马山站再配置一套数据转换装置，实现与对侧多台综合智能单元的数据同步和转发功能，同步方案沿用保护装置的乒乓算法，以马山站综合智能单元为主时钟同步对侧数据。3. 保护需求1）区域保护实现区域内 66kV 线路差动、距离、过流保护，母线保护、变压器保护、区域差动、自适应后备保护和安全控制功能；a) 元件差动保护：包括 66kV 线路差动（含多端差动） 、母线差动和主变差动。由于 MU13、MU14、MU15 不存在则无法实现马木线、木瓦线和长枣线的线路保护，无法实现长在变和枣山变的主变保护，无法实现枣山变的母线保护。b) 区域差动保护：作为元件
7、差动保护的后备保护，考虑到本工程接入间隔有限，只做木瓦线长在变侧开关的扩大化差动保护。由区域 1,2 保护实现线路差动保护功能。区域 2 实现线路、母线范围的差动保护。下图对区域保护差动范围进行分区：2 2 0 千 伏 马 山 变6 6 千 伏 母 线6 6 k V 木 头 城 子 变马木线6 6 k V 东 大 道 变6 6 k V 联 合 变6 6 k V长在变6 6 k V 北四 家 子 变6 6 k V 枣 山 变# 1 变# 2 变柏 木# 1线建木线南木线木镍线侧路 木瓦线 （ 柏木 # 2 ）2 2 0 千 伏 柏 山 变6 6 千 伏 母 线长北 L G J - 9 5 / 1
8、 7 . 5 k mL G J - 2 4 0 / 1 2 . 8 4 k m L G J - 2 4 0 / 1 3 . 3 8 k m L G J - 9 5 / 1 7 . 5 k mLGJ-50/0.39LGJ-150/4.79L G J - 2 4 0 / 2 7 . 2 3 k mL G J - 1 2 0 / 2 7 . 2 3 k m长枣LGJ-50/15.5kmM U7M U1 0M U8M U9M U6M U1M U2M U3M U4M U5M U1 2M U1 1M U1 3M U1 4M U1 5M U1 6区 域 1区 域 2区 域 3区域差动：计算本间隔已连接元件的
9、电流，完成差动保护功能，动作后第一时间中心开关，第二时间跳该开关当前状况下所连接的元件的开关。自适应差动保护替代了传统保护体系中的阶段式保护及断路器失灵保护、死区保护。 阶段式保护：在相邻间隔发生故障并且主保护未动作情况下，由自适应差动保护的第二实现切除故障，作为相邻间隔的主保护； 失灵保护：当线路本间隔发生故障断路器失灵，装置检测到第一时间跳开开关后故障电流仍存在，则判断断路器失灵，由自适应母差保护第二时限跳开本间隔相关的断路器，切除故障。 死区保护：对于断路器与互感器之间的死区，及各种设备检修情况下出现的保护死区，都可以通过自适应差动保护实现故障切除。c) 66kV 低周减载66kV 低周
10、减载功能给智能变电站部确认后确定取马山变 66kV 母线电压，完成一段 66kV 母线的低周减载功能。低周减载实施方案：取马山变 66kV 母线电压，设有六个基本轮，完成电网在不同频率定值时经不同延时来切除相应负荷；同时设有三个特殊轮，来防止基本轮动作后，频率长期低于正常水平；两个加速轮，用于频率快速下降时，加速切除负荷，防止系统崩溃。启动元件低频减载任一轮投入，频率小于低频启动值（低频减载投入轮中最大频率定值上浮 0.2Hz）且无闭锁时经0.1s 延时低频减载启动。闭锁元件（1）低电压闭锁当母线 MINUab,Ubc,Uca低于 30V 时，瞬时闭锁低频判断，闭锁出口。电压恢复后自动解除闭锁
11、。（2）负序电压闭锁当母线负序电压大于 6V，瞬时闭锁低频判断，闭锁出口。电压恢复后自动解除闭锁。（3）频率异常闭锁当 f43Hz 或 f65Hz 时，认为测量频率值异常。装置检测到频率异常，瞬时闭锁低频判断，并立即闭锁出口，延时 5s 发出频率异常报告；频率值恢复正常，自动解除闭锁。（4）df /dt 闭锁 当-df / dtDf3（即低频滑差闭锁定值）时，闭锁基本轮动作出口。滑差闭锁直到频率恢复到启动频率以上时，自动解除闭锁。 （5）母线 PT 异常闭锁 当母线 TV 异常时，闭锁低频判断，闭锁出口。母线电压恢复正常后自动解除闭锁。（6）频率校验闭锁当母联处于合位时，两段母线频率互相校验，
12、都满足动作条件时才能动作出口；当任一母线电压频率异常时，自动按另一母线电压频率独立判别，满足动作条件即动作出口。母联不在合位只判 I 母电压频率。为防止过切负荷的现象，在每一基本轮动作的判据中增加“dfdt0”的闭锁判据，即每一基本轮同时满足以下三个条件时才允许动作出口： （1）fFn；（2）dfdt0；（3）ttfn。其中：Fn 表示低频基本第 n 轮动作频率，tfn 表示低频基本第 n 轮动作延时。 d) 区域备自投区域保护范围中仅 66kV 木头城子变具备多个电源，有备自投条件，其他站不具备备自投条件。可设木头城子站失压备自投。远方互投：马山变开关与柏山变开关互投。增加负荷电流判断，具备
13、区域和电流闭锁功能。同时预判主变及线路是否过负荷。主变根据线路刀闸、母联位置、主变刀闸判断。2 2 0 k V6 6 k V# 1 主变马山变电站2 2 0 k V# 1 主变柏山变电站L 1 线3 D L区域备自投6 6 k V# 21 0 k V木头城子站L 2 线1 D L4 D L2 D L马山站区域保护中木头城子站作为联络变电站，可配置区域备自投装置。备投根据马山站、木头城子站和柏山站三个变电站的电气连接机拓扑关系，识别区域电网的运行方式，自适应的选择对应的备自投方式。e) 电流角度调整：部分间隔高压侧没有 CT，需采用高压侧的 CT，要进行电流角度及变比的调整。区域 1 保护可由
14、5 侧差动保护完成，区域 2 保护可以由 6 侧差动保护实现，由差动保护完成相位和变比调整。f) 后备保护定值自适应：段保护自动缩短延时。MU1、MU5、MU6、MU7、MU10 、MU13 配置 BDH-811L 线路保护模块，段保护延时自动缩短方案需再讨论。需要加速的段保护为靠近电源处保护如 MU1 和 MU13 的距离和过流段，以 MU1 的段要和 MU6、联合变和东大道变的保护配合，由于我们仅能得到 MU6 处的保护信息，所以不具备加速 MU1 三段保护的全部条件，当 MU6 处保护失灵后靠失灵保护切 MU5处保护更合适。4. 区域保护装置配置及研发进度：1）66kV 区域保护配置表C
15、PU 号 保护模块 保护范围 备注1 BDH-811G 装置公共模块2 BDH-811L MU1 处距离过流保护3 BDH-811L MU5 处距离过流保护4 BDH-811L MU6 处距离过流保护5 BDH-811L MU7 处距离过流保护6 BDH-811L MU10 处距离过流保护7 BDH-811L MU13 处距离过流保护已完成8 BDH-811B 区域 1（马木线、联合主变）保护 设计中9 BDH-811B 区域 2（木瓦线、长在主变）保护 设计中10 BDH-811ML 区域 3（长枣线、枣山母线）保护 中试测试11 BDH-811J 马山变 66kV 低周减载 已完成12 BDH-811TL/F 木头城子站备自投 设计中13 BDH-811D 木头城子站失灵保护 已完成下一步计划：上述程序计划 10 月 20 日完成设计，10 月 30 日完成测试。下一步工作计划：生产、动模试验，现场调试2）综合智能单元：硬件修改图纸已经完成设计，正在样机投产待测试。
