特高壓繼電保護整體解決方案

 

客戶需求

國家“十二五”規劃綱要中提到,“發展特高壓等大容量、高效率、遠距離先進輸電技術”,同時國家電網公司也明確提出建設堅強的智能電網。智能變電站是智能電網發展的重要組成部分,而電子式互感器、智能保護裝置、61850標準的應用又是構成智能變電站的基礎。電子式互感器的應用、采用光纖組網方式、GOOSE協議進行進行變電站內設備的互聯互操作、IRIG-B、SNTP等對時方式以及IEEE1588 V2高精度網絡同步對時方式的應用等對傳統繼電保護提出了新要求。

針對特高壓多回交流互聯的過負荷、特殊變壓器結構、分布電容等影響,南瑞集團進行了詳細研究,并提出相應策略,同時對特高壓重合閘、可控電抗器保護、分布式母線保護等關鍵技術進行專項研究,提出了完善的針對特高壓輸電系統的完整解決方案。

方案概述

方案構成見附圖,具體配置為:

   l   兩套線路保護雙重化:一套為PCS-931,實現光纖縱差保護,另一套為PCS-902,實現光纖距離保護;

   l   配置MUX-2M通訊接口裝置,實現光纖復用通道功能;

   l   配置PCS-925保護裝置實現過電壓保護及故障起動功能;

   l   對于3/2接線,當出線帶刀閘時,配置PCS-922短引線保護,防止線路退出時短引線無保護的情況;(當出線配有CT,且線路保護采用線路CT時,配置PCS-924T區保護)

   l   對每個斷路器配置一套PCS-921斷路器失靈保護及自動重合閘裝置,實現斷路器失靈保護和自動重合閘功能;

   l   對每個斷路器配置一個操作箱CZX-22R1,完成線路及輔助保護的跳合閘出口。

   l   特高壓變壓器電量保護采用雙重化的主后一體化的保護配置方案,非電量保護單重化配置。主變壓器和調壓、補償變保護采用獨立的保護裝置。

   l   特高壓母線保護PCS-915針對特高壓3/2斷路器接線方式配置

   l   PCS-917G(或符合南網規范的PCS-917N),實現電抗器的主后備保護雙重化,配置一套PCS-974FG,實現電抗器的非電量保護

                            


技術亮點

緊緊把握特高壓工程的特點,積極進行科研創新,掌握了特高壓保護控制核心技術,針對特高壓系統線路分布電容及輸送容量大、主變結構復雜、故障時諧波電流大的特點,提出了基于時域補償算法的暫態電容電流補償方案,提高了差動保護的靈敏度;提出了基于Ucosφ免整定的防止過負荷時距離Ⅲ段誤動的新方法,有效防止事故過負荷情況下由于距離Ⅲ段誤動造成系統的崩潰;提出了基于電壓跌落和時滯法比率差動原理的差動保護方法和調壓補償變差動保護。

單獨配置的保護配置方案,解決了調壓變和補償變內部匝間故障靈敏度不足的問題。針對特高壓系統,在繼電保護及控制方面提出多項針對性的改進方案,申請了30余個發明專利,參與制定了多項特高壓標準,同時將技術方案產業化,形成了整體解決方案,在全部的特高壓系統成功應用且運行良好。本方案相關裝置和原理獲得國家電網公司科技進步二等獎,中國電力科學研究院科技進步二等獎,國家知識產權局中國專利優秀獎,國網電力科學研究院科技進步一等獎。

 

方案價值

本方案的各項研究成果主要已全面應用于我國已建成的三項交流特高壓輸電工程,并為今后特高壓建設工程進行了技術儲備,一方面促進了常規電壓等級的高壓繼電保護技術的提升,另一方面為特高壓建設的穩步推進提供了繼電保護方面的可靠保障,對我國電網建設優化與發展有積極的促進作用。

本項目研發的裝置同時也適用于220kV及以上電壓等級輸電線路,主、后備配置完備,裝置維護、使用、調試方便,性能穩定可靠,裝置既可以接入常規電壓電流互感器,也具備各種電子式互感器接口,支持新一代變電站通訊標準IEC61850,支持600044-8,組網和點對點方式的9-2協議和GOOSE,一些新的技術解決了目前電子系統存在的難題,是目前最先進的保護裝置,有著良好的應用前景。

目前本項目研發的裝置已經在100多個智能化變電站運行,為構建堅強智能電網,保障電力系統安全發揮了重要作用,隨著智能電網建設的全面推進,批量應用后估計年產值能到7億元以上。

相關產品

• PCS-931/PCS-902,特高壓輸電線路保護裝置

• PCS-925過電壓保護及故障起動保護裝置

• PCS-921斷路器失靈保護及自動重合閘裝置

• PCS-978特高壓變壓器成套保護裝置

• PCS-915特高壓母差保護裝置

• PCS-917特高壓電抗器保護裝置

• PCS-922短引線保護裝置

• PCS-924T區保護裝置

• PCS-974非電量保護裝置

• MUX-2M通訊接口裝置

• CZX-22R1操作箱

成功應用

自2008年初開始研究特高壓繼電保護相關的關鍵技術,于2008年12月完成特高壓繼電保護關鍵技術研發,并開發出適用于特高壓系統的繼電保護裝置,于2009年1月在特高壓示范工程中成功投運。隨后進行了特高壓串補改造擴建及特高壓同塔雙回加裝串補對繼電保護的影響等關鍵技術研究,研究成果已應用于特高壓串補改造工程。技術成果應用至今運行情況良好,經歷了多次故障的考驗,保護動作行為正確。相關的繼電保護產品在特高壓示范工程及擴建改造工程中220kV及以上的份額超過60%,同時也為將要進行的新特高壓工程提供了關鍵技術的儲備,在將要全面建設的特高壓工程中具有廣闊的應用前景。參與的特高壓工程有:

晉東南-南陽-荊門特高壓試驗示范工程

晉東南-南陽-荊門特高壓試驗示范工程擴建工程

皖電東送特高壓輸電工程

浙福特高壓輸電工程

 

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