特高压继电保护整体解决方案

 

客户需求

国家“十二五”规划纲要中提到,“发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术”,同时国家电网公司也明确提出建设坚强的智能电网。智能变电站是智能电网发展的重要组成部分,而电子式互感器、智能保护装置、61850标准的应用又是构成智能变电站的基础。电子式互感器的应用、采用光纤组网方式、GOOSE协议进行进行变电站内设备的互联互操作、IRIG-B、SNTP等对时方式以及IEEE1588 V2高精度网络同步对时方式的应用等对传统继电保护提出了新要求。

针对特高压多回交流互联的过负荷、特殊变压器结构、分布电容等影响,南瑞集团进行了详细研究,并提出相应策略,同时对特高压重合闸、可控电抗器保护、分布式母线保护等关键技术进行专项研究,提出了完善的针对特高压输电系统的完整解决方案。

方案概述

方案构成见附图,具体配置为:

   l   两套线路保护双重化:一套为PCS-931,实现光纤纵差保护,另一套为PCS-902,实现光纤距离保护;

   l   配置MUX-2M通讯接口装置,实现光纤复用通道功能;

   l   配置PCS-925保护装置实现过电压保护及故障起动功能;

   l   对于3/2接线,当出线带刀闸时,配置PCS-922短引线保护,防止线路退出时短引线无保护的情况;(当出线配有CT,且线路保护采用线路CT时,配置PCS-924T区保护)

   l   对每个断路器配置一套PCS-921断路器失灵保护及自动重合闸装置,实现断路器失灵保护和自动重合闸功能;

   l   对每个断路器配置一个操作箱CZX-22R1,完成线路及辅助保护的跳合闸出口。

   l   特高压变压器电量保护采用双重化的主后一体化的保护配置方案,非电量保护单重化配置。主变压器和调压、补偿变保护采用独立的保护装置。

   l   特高压母线保护PCS-915针对特高压3/2断路器接线方式配置

   l   PCS-917G(或符合南网规范的PCS-917N),实现电抗器的主后备保护双重化,配置一套PCS-974FG,实现电抗器的非电量保护

                            


技术亮点

紧紧把握特高压工程的特点,积极进行科研创新,掌握了特高压保护控制核心技术,针对特高压系统线路分布电容及输送容量大、主变结构复杂、故障时谐波电流大的特点,提出了基于时域补偿算法的暂态电容电流补偿方案,提高了差动保护的灵敏度;提出了基于Ucosφ免整定的防止过负荷时距离Ⅲ段误动的新方法,有效防止事故过负荷情况下由于距离Ⅲ段误动造成系统的崩溃;提出了基于电压跌落和时滞法比率差动原理的差动保护方法和调压补偿变差动保护。

单独配置的保护配置方案,解决了调压变和补偿变内部匝间故障灵敏度不足的问题。针对特高压系统,在继电保护及控制方面提出多项针对性的改进方案,申请了30余个发明专利,参与制定了多项特高压标准,同时将技术方案产业化,形成了整体解决方案,在全部的特高压系统成功应用且运行良好。本方案相关装置和原理获得国家电网公司科技进步二等奖,中国电力科学研究院科技进步二等奖,国家知识产权局中国专利优秀奖,国网电力科学研究院科技进步一等奖。

 

方案价值

本方案的各项研究成果主要已全面应用于我国已建成的三项交流特高压输电工程,并为今后特高压建设工程进行了技术储备,一方面促进了常规电压等级的高压继电保护技术的提升,另一方面为特高压建设的稳步推进提供了继电保护方面的可靠保障,对我国电网建设优化与发展有积极的促进作用。

本项目研发的装置同时也适用于220kV及以上电压等级输电线路,主、后备配置完备,装置维护、使用、调试方便,性能稳定可靠,装置既可以接入常规电压电流互感器,也具备各种电子式互感器接口,支持新一代变电站通讯标准IEC61850,支持600044-8,组网和点对点方式的9-2协议和GOOSE,一些新的技术解决了目前电子系统存在的难题,是目前最先进的保护装置,有着良好的应用前景。

目前本项目研发的装置已经在100多个智能化变电站运行,为构建坚强智能电网,保障电力系统安全发挥了重要作用,随着智能电网建设的全面推进,批量应用后估计年产值能到7亿元以上。

相关产品

• PCS-931/PCS-902,特高压输电线路保护装置

• PCS-925过电压保护及故障起动保护装置

• PCS-921断路器失灵保护及自动重合闸装置

• PCS-978特高压变压器成套保护装置

• PCS-915特高压母差保护装置

• PCS-917特高压电抗器保护装置

• PCS-922短引线保护装置

• PCS-924T区保护装置

• PCS-974非电量保护装置

• MUX-2M通讯接口装置

• CZX-22R1操作箱

成功应用

自2008年初开始研究特高压继电保护相关的关键技术,于2008年12月完成特高压继电保护关键技术研发,并开发出适用于特高压系统的继电保护装置,于2009年1月在特高压示范工程中成功投运。随后进行了特高压串补改造扩建及特高压同塔双回加装串补对继电保护的影响等关键技术研究,研究成果已应用于特高压串补改造工程。技术成果应用至今运行情况良好,经历了多次故障的考验,保护动作行为正确。相关的继电保护产品在特高压示范工程及扩建改造工程中220kV及以上的份额超过60%,同时也为将要进行的新特高压工程提供了关键技术的储备,在将要全面建设的特高压工程中具有广阔的应用前景。参与的特高压工程有:

晋东南-南阳-荆门特高压试验示范工程

晋东南-南阳-荆门特高压试验示范工程扩建工程

皖电东送特高压输电工程

浙福特高压输电工程

 

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