本發(fā)明涉及一種針對變電站遠(yuǎn)距離供電的220kV等級(jí)變壓器保護(hù)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(kuò)大以及供熱、供汽額外需求時(shí)，需要進(jìn)行投入新的變電站或電廠新升壓站，并接入備用機(jī)組及備用變壓器以滿足供電范圍的擴(kuò)大以及供熱、供汽額外需求，同時(shí)，也需要為后續(xù)機(jī)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(huì)設(shè)置在有一定距離的新地點(diǎn)，往往會(huì)出現(xiàn)變電站或電廠新升壓站距離供電變壓器太遠(yuǎn)的情況。

變電站或新的電廠升壓站距離供電變壓器太遠(yuǎn)，會(huì)給供電變壓器的保護(hù)方案設(shè)計(jì)帶來了很大麻煩，如果沿用常規(guī)保護(hù)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(huì)因?yàn)榫嚯x太遠(yuǎn)，對側(cè)的CT二次電纜距離長，負(fù)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(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)，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(fēng)險(xiǎn)。

因此，需要對遠(yuǎn)距離供電的變壓器提供適當(dāng)?shù)淖儔浩鞅Ｗo(hù)方案。

技術(shù)實(shí)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(yuǎn)距離供電的220kV等級(jí)變壓器的保護(hù)方法，本方法利用220kV光纖縱差保護(hù)的通訊光纖作為線路保護(hù)的通信鏈路，利用220kV光纖縱差保護(hù)的“遠(yuǎn)跳”功能實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)動(dòng)作后保護(hù)跳閘及失靈啟動(dòng)，利用220kV光纖縱差保護(hù)中的“遠(yuǎn)傳”功能實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)動(dòng)作后給失靈保護(hù)的失靈解復(fù)壓閉鎖、以及實(shí)現(xiàn)非電量保護(hù)的遠(yuǎn)方跳閘，替代常規(guī)二次電纜的電氣量傳輸。避免了因?yàn)榫嚯x太遠(yuǎn)，對側(cè)的CT二次電纜距離長，負(fù)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(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)，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(fēng)險(xiǎn)。

為了實(shí)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(yuǎn)距離供電的220kV等級(jí)變壓器的保護(hù)方法，將光纖縱差保護(hù)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(hù)，光纖縱差保護(hù)裝置安裝地點(diǎn)為變電站保護(hù)室，與變電站母線保護(hù)的保護(hù)區(qū)形成交叉保護(hù)，變壓器側(cè)設(shè)置就地保護(hù)小室配置光纖縱差保護(hù)作為短引線保護(hù)與變電站側(cè)光纖縱差保護(hù)互為配合，同時(shí)與變壓器差動(dòng)保護(hù)形成交叉保護(hù)。

所述變壓器差動(dòng)保護(hù)的范圍為變壓器高壓側(cè)套管及低壓側(cè)。保護(hù)裝置安裝地點(diǎn)為變壓器側(cè)就地保護(hù)小室。

利用光纖縱差保護(hù)中的遠(yuǎn)跳功能進(jìn)行變壓器保護(hù)動(dòng)作后失靈啟動(dòng)及保護(hù)跳閘高壓側(cè)GIS開關(guān)操作。

利用光纖縱差保護(hù)中的遠(yuǎn)傳功能實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)動(dòng)作后給失靈保護(hù)的失靈解復(fù)壓閉鎖、以及實(shí)現(xiàn)非電量保護(hù)的遠(yuǎn)方跳閘高壓側(cè)GIS開關(guān)。

對于變電站遠(yuǎn)距離供電的220kV等級(jí)變壓器配置變壓器保護(hù)和短引線保護(hù)，上述保護(hù)雙重化配置。

對于變電站遠(yuǎn)距離供電的220kV等級(jí)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(hù)方案：變壓器故障，變壓器保護(hù)動(dòng)作(不含非電量保護(hù))，變壓器保護(hù)高壓側(cè)跳閘出口接到變壓器側(cè)光纖縱差保護(hù)遠(yuǎn)跳回路，對側(cè)光纖縱差保護(hù)跳閘出口跳高壓開關(guān)，同時(shí)對側(cè)光纖縱差保護(hù)遠(yuǎn)跳啟動(dòng)失靈出口接到母線差動(dòng)保護(hù)失靈啟動(dòng)回路。

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

短引線故障時(shí)，對側(cè)光纖縱差保護(hù)動(dòng)作，出口直跳高壓開關(guān)，失靈出口接入母線差動(dòng)保護(hù)失靈啟動(dòng)回路。

變壓器非電量保護(hù)動(dòng)作，把非電量保護(hù)(瓦斯保護(hù))經(jīng)非電量保護(hù)裝置保護(hù)出口接到變壓器側(cè)光纖縱差保護(hù)的第二“遠(yuǎn)傳”回路，對側(cè)(升壓站側(cè))光纖縱差保護(hù)第二“遠(yuǎn)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(dá)到了非電量保護(hù)跳閘不啟動(dòng)失靈保護(hù)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(diǎn)太遠(yuǎn)的工況，提供了一種安全可靠，值得推廣的保護(hù)方案；

(2)本發(fā)明解決了變電站遠(yuǎn)距離供電的220kV等級(jí)變壓器沿用常規(guī)保護(hù)方案的實(shí)施所遇到的困難；避免了因?yàn)榫嚯x太遠(yuǎn)，對側(cè)的CT二次電纜距離長，負(fù)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(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)；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(fēng)險(xiǎn)；

(3)本發(fā)明利用了光纖差動(dòng)保護(hù)的通訊光纖作為通信鏈路所具有的獨(dú)特優(yōu)勢，特別是對電場絕緣、頻帶寬和衰耗低等優(yōu)點(diǎn)，利用光纖差動(dòng)保護(hù)中的“遠(yuǎn)跳”功能實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)動(dòng)作后失靈啟動(dòng)及保護(hù)跳閘、利用光纖差動(dòng)保護(hù)中的“遠(yuǎn)傳”功能實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)動(dòng)作后給失靈保護(hù)的失靈解復(fù)壓閉鎖、以及實(shí)現(xiàn)非電量保護(hù)的遠(yuǎn)方跳閘。

附圖說明

圖1為實(shí)施例的電廠220kV新升壓站電氣主接線圖；

圖2為實(shí)施例的電廠常規(guī)保護(hù)方案示意圖；

圖3為實(shí)施例的電廠使用本發(fā)明的保護(hù)方案的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的變壓器側(cè)光差保護(hù)遠(yuǎn)跳及遠(yuǎn)傳開入示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的220kV升壓站保護(hù)室光差保護(hù)動(dòng)作出口示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)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(tái)機(jī)組，容量為1×225+2×670MW。

根據(jù)近期國家大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃發(fā)布及嚴(yán)控火電機(jī)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(jī)組；根據(jù)新區(qū)批復(fù)的供熱專項(xiàng)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(jìn)行調(diào)整，原計(jì)劃關(guān)停的#3機(jī)組近期考慮對#3機(jī)組進(jìn)行綜合升級(jí)改造，并維持運(yùn)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(jì)劃關(guān)停的#3機(jī)組接入電網(wǎng)需要，并為后續(xù)機(jī)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(jī)組及所有的6回220kV出線以及#3機(jī)組的備用電源#02高備變，#5、#6機(jī)組的備用電源#03高備變等設(shè)備均由220kV老升壓站改接進(jìn)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(jí)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(yuǎn)給以上主設(shè)備的保護(hù)方案設(shè)計(jì)帶來了很大麻煩，最初考慮沿用常規(guī)保護(hù)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?yàn)榫嚯x太遠(yuǎn)，對側(cè)的CT二次電纜距離長，負(fù)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(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)，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(fēng)險(xiǎn)。

以#02啟備變?yōu)槔M(jìn)行陳述。

如圖2所示，利用常規(guī)保護(hù)方案：

保護(hù)配置為：220kV變壓器保護(hù)與220kV母線保護(hù)形成交叉保護(hù)，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(dòng)保護(hù)的范圍。

問題：因?yàn)榫嚯x太遠(yuǎn)對側(cè)的CT二次電纜距離長，負(fù)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(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)，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(fēng)險(xiǎn)。

解決方案：如圖3所示，增加220kV光纖縱差保護(hù)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(hù)，替代常規(guī)變壓器差動(dòng)保護(hù)作為變壓器及1.5公里高壓電纜的主保護(hù)的方案，變壓器差動(dòng)保護(hù)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(hù)中的“遠(yuǎn)跳”功能實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)動(dòng)作后失靈啟動(dòng)及保護(hù)跳閘、利用220kV光纖縱差保護(hù)中的“遠(yuǎn)傳”功能實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)動(dòng)作后給失靈保護(hù)的失靈解復(fù)壓閉鎖、以及實(shí)現(xiàn)非電量保護(hù)的遠(yuǎn)方跳閘，替代常規(guī)二次電纜的電氣量傳輸。

保護(hù)配置：220kV新升壓站側(cè)保護(hù)室增加220kV光纖縱差保護(hù)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(hù)，與220kV母線保護(hù)的保護(hù)區(qū)形成交叉保護(hù)。變壓器側(cè)設(shè)置就地保護(hù)小室配置220kV光纖縱差保護(hù)作為短引線保護(hù)與變電站側(cè)光纖縱差保護(hù)互為配合，同時(shí)與變壓器差動(dòng)保護(hù)形成交叉保護(hù)。

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(hào)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(hù)利用光纖通道進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，不僅交換兩側(cè)電流數(shù)據(jù)，同時(shí)也交換開關(guān)量信息，實(shí)現(xiàn)一些輔助功能，其中就包括遠(yuǎn)跳、遠(yuǎn)傳功能。優(yōu)選用南瑞繼保PCS－931L光纖差動(dòng)保護(hù)。

保護(hù)裝置采樣得到遠(yuǎn)跳開入為高電平時(shí)，經(jīng)過處理和確認(rèn)，作為開關(guān)量，連同電流采樣數(shù)據(jù)及CRC校驗(yàn)碼(即Cyclic Redundancy Check循環(huán)冗余校驗(yàn)，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(gè)CRC碼，將這兩個(gè)校驗(yàn)碼進(jìn)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(cuò)，即使有一個(gè)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(hù)裝置。對側(cè)裝置每收到一幀信息，都要經(jīng)過CRC校驗(yàn)、解碼，提取遠(yuǎn)跳信號(hào)，并且只有連續(xù)三次收到對側(cè)遠(yuǎn)跳信號(hào)才認(rèn)為收到的遠(yuǎn)跳信號(hào)是可靠的。當(dāng)保護(hù)控制字整定為遠(yuǎn)跳不經(jīng)本地啟動(dòng)控制時(shí)，則收到遠(yuǎn)跳信號(hào)后無條件三相跳閘出口，啟動(dòng)失靈出口，并閉鎖重合閘。當(dāng)保護(hù)控制字整定為遠(yuǎn)跳經(jīng)本地啟動(dòng)控制時(shí)，則需本側(cè)裝置啟動(dòng)才出口。

PCS－931L配置有遠(yuǎn)跳1、遠(yuǎn)跳2遠(yuǎn)方跳閘開入，并配置收遠(yuǎn)跳1、遠(yuǎn)跳2開出節(jié)點(diǎn)。當(dāng)收遠(yuǎn)跳1、遠(yuǎn)跳2滿足出口條件時(shí)，相應(yīng)開出節(jié)點(diǎn)動(dòng)作。

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

在#02啟備變變壓器本體附近修建保護(hù)小室，放置變壓器保護(hù)柜、短引線保護(hù)柜。短引線保護(hù)選用PCS-931L光差保護(hù)，保護(hù)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(hù)方案：變壓器故障，變壓器保護(hù)動(dòng)作(不含非電量保護(hù))，變壓器保護(hù)高壓側(cè)跳閘出口接到變壓器側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)跳回路，對側(cè)PCS-931L跳閘出口跳高壓開關(guān)。同時(shí)對側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)跳啟動(dòng)失靈出口接到母差保護(hù)失靈啟動(dòng)回路。

變壓器內(nèi)部故障，變壓器保護(hù)解除失靈復(fù)壓閉鎖出口接入變壓器側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)傳回路1，對側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)傳收信出口1接到母差保護(hù)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(hù)動(dòng)作，出口直跳高壓開關(guān)，失靈出口接入母差保護(hù)失靈啟動(dòng)回路。

變壓器內(nèi)部故障，變壓器非電量保護(hù)動(dòng)作，把非電量(瓦斯)保護(hù)經(jīng)非電量裝置保護(hù)出口接到變壓器側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)傳回路2，對側(cè)(升壓站側(cè))PCS-931L遠(yuǎn)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(dá)到了非電量保護(hù)跳閘不啟動(dòng)失靈保護(hù)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(hù)動(dòng)作(不含非電量保護(hù))高壓側(cè)跳閘出口接到變壓器PCS-931L遠(yuǎn)跳回路，對側(cè)(升壓站側(cè))PCS-931L遠(yuǎn)跳出口跳高壓開關(guān)。變壓器保護(hù)動(dòng)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(hù)動(dòng)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(hù)動(dòng)作出口直跳開關(guān)，失靈出口接入母差保護(hù)失靈啟動(dòng)回路。

利用220kV光纖差動(dòng)保護(hù)作為線路保護(hù)的通信鏈路所具有的獨(dú)特優(yōu)勢，特別是對電場絕緣、頻帶寬和衰耗低等優(yōu)點(diǎn)，利用220kV光纖差動(dòng)保護(hù)中的“遠(yuǎn)跳”功能實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)動(dòng)作后失靈啟動(dòng)及保護(hù)跳閘、利用220kV光纖差動(dòng)保護(hù)中的“遠(yuǎn)傳”功能實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)動(dòng)作后給失靈保護(hù)的失靈解復(fù)壓閉鎖、以及實(shí)現(xiàn)非電量保護(hù)的遠(yuǎn)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(yuǎn)給以上主設(shè)備沿用常規(guī)保護(hù)方案的實(shí)施所遇到的困難；避免了因?yàn)榫嚯x太遠(yuǎn)，對側(cè)的CT二次電纜距離長，負(fù)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(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)；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(fēng)險(xiǎn)。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)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(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。