電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)報(bào)告TOC\o"1-3"\h\u58591緒論 緒論1.1研究背景及意義電氣化鐵路牽引電氣系統(tǒng)的主要功能是給電力機(jī)車提供恒定而可靠的電能。繼電保護(hù)在牽引電源系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，以提供穩(wěn)定可靠的電流。一方面，當(dāng)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)滿足機(jī)車的運(yùn)行要求，另一方面，當(dāng)系統(tǒng)處于非活動(dòng)狀態(tài)或處于異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可以快速解決問(wèn)題。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，牽引供電系統(tǒng)將不可避免地在電氣化鐵路運(yùn)行中遇到問(wèn)題，由于使用受電弓滑動(dòng)接觸和接觸網(wǎng)以及機(jī)械振動(dòng)的取留方法，與電網(wǎng)相比，牽引網(wǎng)絡(luò)的故障發(fā)生率要高得多。由于材料，制造工藝，安裝和維護(hù)技術(shù)的原因，中國(guó)牽引供電系統(tǒng)的故障率遠(yuǎn)高于國(guó)外電氣化鐵路。傳統(tǒng)的防護(hù)措施在某些嚴(yán)重情況下可能無(wú)法有效發(fā)揮作用，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，例如起火，以及長(zhǎng)時(shí)間的列車供電中斷。在變壓器方面，我國(guó)的電氣化鐵路使用特殊連接的變壓器，與傳統(tǒng)的普速鐵路相比，其容量和電壓得到了顯著提高。諸如初級(jí)變壓器保護(hù)之類的偏差保護(hù)和諸如備用變壓器保護(hù)之類的低壓過(guò)載保護(hù)適用性還需要加大研究的深入。[1]隨著我國(guó)電氣化鐵路里程的迅速增加和公路網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，必須考慮電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)和發(fā)展規(guī)律，制定新的保護(hù)原理和標(biāo)準(zhǔn)，并從根本上改善繼電保護(hù)，無(wú)疑具有重要的理論和實(shí)踐意義，可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。作為電氣化鐵路的重要組成部分，保護(hù)裝置的配置非常重要。繼電保護(hù)需要集選擇性，速度，可靠性和靈敏性于一體，是牽引系統(tǒng)安全有效運(yùn)行的保證。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀自1961年8月15日，寶成第一條主要電力鐵路寶雞至奉州段建成以來(lái)，我國(guó)的電氣化鐵路已發(fā)展了半個(gè)多世紀(jì)。為了增加電源容量并減少通信線路上的干擾，我國(guó)的電氣化鐵路電網(wǎng)隨后開(kāi)發(fā)了直接的后方電源，BT(吸流變壓器)供電方式，AT(自禍變壓器)供電方式和CC(同軸電纜)供電方式。中國(guó)目前使用的主要供電方式包括直接供電，直接返回電源和高壓電源。[2]圖1直接供電方式國(guó)外電氣化鐵路線起步較早，因此國(guó)外有關(guān)牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的研究也相對(duì)較早，日本和德國(guó)的代表對(duì)此進(jìn)行了研究。日本采用單頻供電系統(tǒng)，新干線供電方式為ATSSkV供電方式，也稱為日本方式，日本模式的特點(diǎn)是牽引變電所出口設(shè)有AZ所，這種模式在我國(guó)也有采用。法國(guó)還使用單頻電源系統(tǒng)，主要電源模式是2X25kVAT電源模式，也稱為法國(guó)模式。法國(guó)式的特點(diǎn)是從牽引站提取A1。因此，中央泵被拉入拉壓變壓器的次級(jí)部分，以執(zhí)行與日本型號(hào)相同的功能。流行的日本AT來(lái)源和法國(guó)AZ來(lái)源都在我國(guó)得到采用，特別是近年來(lái)，法國(guó)模式已應(yīng)用于我國(guó)新建的電力鐵路線上。文獻(xiàn)[3]已經(jīng)提出了一種新的AT饋送模式并對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明。文獻(xiàn)[4]這三種類型的電源在以下三個(gè)方面進(jìn)行了比較：牽引變壓器電源，牽引供電傳輸電網(wǎng)電源和監(jiān)控電壓。文獻(xiàn)[9]已經(jīng)提出了一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)確定牽引站之間的距離。首先，分析了應(yīng)用于牽引電力系統(tǒng)的不同電力方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并研究了牽引電壓對(duì)機(jī)車與車站之間空間距離的影響。然后，分析了整條線的牽引站數(shù)量對(duì)電力機(jī)車工作距離的影響，最終得出了適合電源類型的統(tǒng)一最優(yōu)模型。站點(diǎn)之間的最小距離由機(jī)車的最終電壓確定，但計(jì)算得相對(duì)較大。1.3本文的主要研究?jī)?nèi)容本文的研究目的提高鐵路牽引供電系統(tǒng)的效率降低能耗。本文選擇的研究對(duì)象是電氣化鐵路，對(duì)牽引供電系統(tǒng)全線負(fù)荷特征進(jìn)行了，論文主要研究?jī)?nèi)容如下：本文首先說(shuō)明電氣化鐵路的作用以及一般繼電保護(hù)的安裝和配置，其次對(duì)電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)與繼電保護(hù)原理進(jìn)行分析；在弄清楚牽引網(wǎng)的供電方式后，研究牽引供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)研究，主要集中在變壓電能損失和全線牽引變壓器的容量利用率；最后提出牽引供電系統(tǒng)主變電所的保護(hù)配置。介紹了變壓器保護(hù)配置方案、變壓器繼電保護(hù)問(wèn)題說(shuō)明結(jié)構(gòu)和工作原理；然后對(duì)變壓器繼電優(yōu)化做了簡(jiǎn)要介紹；最后對(duì)變壓器繼電保護(hù)配置與自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)。[4]2電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)與繼電保護(hù)原理探究電氣系統(tǒng)提供兩條獨(dú)立的電源進(jìn)線。當(dāng)轉(zhuǎn)換電力時(shí)，它將電力發(fā)送到牽引網(wǎng)，以便電力機(jī)車接收電力，從而牽引結(jié)束。牽引站，牽引網(wǎng)絡(luò)和電力機(jī)車，組成牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。2.1電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)鐵路牽引動(dòng)力系統(tǒng)的目的是將電力從本地發(fā)電廠或發(fā)電廠供應(yīng)給沿鐵路運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)。它主要包括外部電氣系統(tǒng)，牽引變電所、分區(qū)所、AT所牽引變電所的功能就是是將系統(tǒng)中的高輸入電壓轉(zhuǎn)換為低壓交流電壓，通過(guò)饋電線將其傳輸?shù)借F路邊的接觸網(wǎng)里，以為其供電。因?yàn)闋恳?fù)荷是單相負(fù)荷，為了使單相負(fù)載盡可能均勻地分布在電氣系統(tǒng)的三相之間，上拉式壓力互感器通常選擇一個(gè)單獨(dú)的接線變壓器，例如斯科特線，電阻器對(duì)應(yīng)于均衡器和其他變壓器。牽引壓力互感器，例如V/x接線，用于電氣化鐵路。[5]這些區(qū)域通常位于兩個(gè)牽引站的源區(qū)域之間，以實(shí)現(xiàn)更靈活的供電。電力牽引供電示意圖如圖2.1所示。圖2電力牽引供電系統(tǒng)示意圖牽引網(wǎng)是由饋電線、接觸網(wǎng)、回流線組成的多導(dǎo)線供電回路，這是EMS可以接電的唯一方法。動(dòng)車組通過(guò)受電弓和接觸線之間的滑動(dòng)觸點(diǎn)接收電流。當(dāng)EMC工作時(shí)，受電弓和接觸線始終滑動(dòng)接觸。如果兩個(gè)觸點(diǎn)均不良，則可能導(dǎo)致過(guò)熱或電弧放電，從而損壞接觸線。另外，為了使受電弓均勻地磨損，輥隙與受電弓的中心線成一角度并具有之字形。由EMS高速運(yùn)動(dòng)引起的壓力導(dǎo)致接觸線頻繁振動(dòng)，并增加了牽引網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械故障。結(jié)果，短的牽引網(wǎng)比電源線更為常見(jiàn)。由于牽引網(wǎng)的惡劣且不受保護(hù)的運(yùn)行條件，牽引網(wǎng)的繼電保護(hù)對(duì)于電氣化鐵路的安全運(yùn)行至關(guān)重要。[6]它有以下幾種供電方式：2.1.1全并聯(lián)AT供電方式。為了滿足“高速，高密度”的EMS性能要求，我國(guó)的電氣化鐵路網(wǎng)絡(luò)通常采用完全并行的AT供電方式來(lái)增強(qiáng)電源。由于動(dòng)車組負(fù)荷和全并聯(lián)AT供電方式的應(yīng)用，電氣軌的負(fù)載和故障特性與正常速度電氣軌的負(fù)載和故障特性有很大差異，但是牽引保護(hù)原理仍然適用。[7]批準(zhǔn)了遠(yuǎn)程保護(hù)，可防止滑軌。距離保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)等原理，可能無(wú)法完全滿足電氣化鐵路不斷增長(zhǎng)的需求。一方面，由于大容量EMS的不斷推廣和使用以及運(yùn)行密度的提高，牽引供電系統(tǒng)中的負(fù)載電流不斷增大，負(fù)載電阻不斷減小，繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的靈敏度不斷提高，很大程度上增加了拒動(dòng)和誤動(dòng)概率。另一方面，由于牽引網(wǎng)絡(luò)的平行分支，分配的電流被重新分配并具有混合特性。不能僅使用站電流和阻抗來(lái)確定故障線，在當(dāng)前的保護(hù)方案中，當(dāng)牽引網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，首先將兩條線路從站點(diǎn)斷開(kāi)，然后根據(jù)斷開(kāi)和電壓準(zhǔn)則執(zhí)行并行隔離和故障隔離。這滿足了牽引供電系統(tǒng)要求的選擇性保護(hù)的要求。在電壓高于220kV的電源系統(tǒng)中，主要使用光學(xué)電流差保護(hù)作為一次保護(hù)，有助于實(shí)現(xiàn)線路故障開(kāi)關(guān)的選擇性和快速操作。但是，電源線上的負(fù)載超出了差動(dòng)保護(hù)范圍，并且負(fù)載電流不會(huì)影響差動(dòng)保護(hù)的設(shè)置和靈敏度。如果牽引網(wǎng)絡(luò)由于EMC負(fù)載在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)而接受光纖的縱向差動(dòng)保護(hù)，則根據(jù)最大牽引，剩余電流的作用值必須大于負(fù)載電流，這使得微保護(hù)和敏感與基于單端信息量的過(guò)電流保護(hù)沒(méi)有區(qū)別，差動(dòng)保護(hù)的優(yōu)勢(shì)。因此，有必要對(duì)完全平行于電氣化鐵路的牽引網(wǎng)繼電器的保護(hù)進(jìn)行專門研究。第一章分析了現(xiàn)有牽引網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)方案，然后分析了完全平行于高壓電源的牽引網(wǎng)絡(luò)的短路電流和電阻特性，并提出了一種新的保護(hù)方案。2.1.2直接供電方式直接供電相對(duì)簡(jiǎn)單，通過(guò)從牽引變電所發(fā)電來(lái)提供電力機(jī)車所需的電力，作為直接供電方式。它有很多好處，這種方式的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且節(jié)省投資，但是其回路電阻大，供電距離較短。同時(shí)因?yàn)闋恳╇娤到y(tǒng)是單相負(fù)載，這種不平衡的供電線路將嚴(yán)重影響通信線路。直接供電方式相對(duì)簡(jiǎn)單，作為一種電氣模式，其中從牽引站產(chǎn)生的電力直接饋送到機(jī)車。結(jié)構(gòu)如圖3所示。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少。但是它在電路中的電阻很高，并且與電源的距離很短。同時(shí)，由于上拉電源系統(tǒng)是單相負(fù)載，因此該電源模式的牽引反饋是鋼軌，這是一種不平衡的供電模式，對(duì)通信線路具有較大的感應(yīng)作用。為克服通信線路中的干擾，提出了帶回線的直接供電方式。返回軌道和鋼軌之間的平行牽引力使軌道流盡可能地從軌道回流線向牽引站牽引變電所，從而部分補(bǔ)償了架空線對(duì)相鄰觸點(diǎn)的干擾。這種供電方式簡(jiǎn)單，提高了供電設(shè)備的可靠性：拉網(wǎng)的總強(qiáng)度低于直接供電方式，功率容量更大，成本也不過(guò)高。這就是為什么在我國(guó)的電氣化鐵路上得到了廣泛應(yīng)用。圖3直接供電方式2.1.3AT供電方式隨著加速和高速，大功率電力機(jī)車的連續(xù)運(yùn)行，牽引網(wǎng)必須提供更多的電力。因此，引入了AT功率模式。牽引變電所主變輸出電壓為220kV，經(jīng)AT向接觸網(wǎng)供電，一端連接到接觸線，另一端連接到正饋線，點(diǎn)抽頭連接到導(dǎo)軌。在這種供電模式下，電源電壓高，功率容量大，減少了牽引站的數(shù)量，從而節(jié)省了投資成本。而其接觸線和正饋線中的電流電流大小大致相同，方向相反，所以牽引電流對(duì)通信線路影響很小。[8]目前，我國(guó)的大秦，京秦，正武等一般速度電氣化鐵路都采用了AT電氣方式。自動(dòng)變壓器的電源模式對(duì)應(yīng)于張力變壓器的V/X接線。牽引變壓器的輸出電壓為2X27.5kV，電源經(jīng)八T向接觸網(wǎng)供電，一端連接接觸線，另一端連接正饋線，其中AT供電方式如下圖所示。圖4AT供電方式2.2繼電保護(hù)研究2.2.1電力系統(tǒng)線路保護(hù)由于電氣化鐵路全線快速運(yùn)行要求，在供電系統(tǒng)中電壓等級(jí)高于220kV的線路上，常用的主要保護(hù)措施是將以光纖為通信通道的線路電流差動(dòng)保護(hù)。光纖電流差動(dòng)保護(hù)簡(jiǎn)稱光差保護(hù)，其保護(hù)原理建立在基于當(dāng)前的Kirhof法。這是一個(gè)很好的選擇，可以快速消除保護(hù)區(qū)域中的故障。電力線路能夠應(yīng)用差分電流保護(hù)的一個(gè)重要前提是電流負(fù)載在要保護(hù)的線的區(qū)域之外，這與牽引網(wǎng)有很大不同。作為牽引網(wǎng)的負(fù)荷，電力機(jī)車或EMS將沿著拉網(wǎng)部分中的電線移動(dòng)。如果拉拔器接受剩余電流保護(hù)，則剩余電流將是負(fù)載條件下所有負(fù)載電流的總和，并且剩余電流保護(hù)器的工作電流應(yīng)避免最大負(fù)載電流。在這種情況下，差動(dòng)保護(hù)的工作電流和過(guò)壓保護(hù)的工作電流相同，并且兩者的靈敏度相同。此外，差動(dòng)保護(hù)的應(yīng)用還必須克服機(jī)車過(guò)載時(shí)機(jī)車引起的輸入電流問(wèn)題，并在牽引網(wǎng)絡(luò)上啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流。這些瞬態(tài)電流通?？梢赃_(dá)到機(jī)車額定負(fù)載的幾倍。因此，差動(dòng)電流保護(hù)必須采取諸如增加工作電流閾值，增加工作延遲和增加鎖定標(biāo)準(zhǔn)之類的措施，以確保其在充電條件下不會(huì)發(fā)生故障。但是，一旦采取了這些措施，差動(dòng)保護(hù)的性能將變差，保護(hù)的復(fù)雜程度和拒絕的可能性將增加。因此，牽引網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)直接使用差動(dòng)保護(hù)。信息技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，從而允許應(yīng)用越來(lái)越復(fù)雜的繼電保護(hù)算法。2.2.2牽引網(wǎng)保護(hù)電氣化鐵路網(wǎng)絡(luò)必須遵守高鐵普遍采用的保護(hù)原則，尤其包括距離保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、電流增量保護(hù)等。距離保護(hù)。普速電氣化鐵路采用距離保護(hù)作為牽引網(wǎng)絡(luò)的主要保護(hù)，并且必須使用負(fù)載電流中的所有諧波含量來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)整四邊形性能極限，以達(dá)到保護(hù)免于發(fā)生故障。過(guò)電流保護(hù)。根據(jù)牽引電源的不同類型和選擇性繼電器的保護(hù)需求，可以將過(guò)電流保護(hù)可配置1-3段，并可采取綜合諧波抑制和勵(lì)磁涌流閉鎖措施。第三，電流增量保護(hù)。電流增量保護(hù)根據(jù)電流的短時(shí)變化量來(lái)區(qū)分電流和故障電流：在正常情況下，機(jī)車以平移方式運(yùn)動(dòng)，并且牽引電流的增加不會(huì)超過(guò)1輛車電流的最大值;在牽引網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，短路電流會(huì)顯著增加，并且電流增益將遠(yuǎn)大于負(fù)載電流。第四，接觸網(wǎng)發(fā)熱保護(hù)。高速重載列車以相對(duì)較高的速度受牽引，在300--350km/h時(shí)可達(dá)到600--1000A，接觸網(wǎng)在長(zhǎng)時(shí)間處于高電流狀態(tài)，則很容易變熱，因此拉伸膨脹網(wǎng)的容量會(huì)降低。它降低了穩(wěn)定性，降低了穩(wěn)定性，會(huì)影響重載鐵路正常工作運(yùn)行，所以為了保護(hù)接觸網(wǎng)，因此必須保護(hù)其免受熱過(guò)載的影響。該原理基于機(jī)車負(fù)載和環(huán)境溫度，并且根據(jù)架空線的熱模型實(shí)時(shí)計(jì)算架空線溫度。當(dāng)計(jì)算出的溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，警報(bào)電路將啟動(dòng)，饋線電路將關(guān)閉。2.2.3變壓器保護(hù)牽引供電系統(tǒng)最重要的設(shè)備就是變壓器，如果電源正常且設(shè)備安全，則其對(duì)繼電器的保護(hù)會(huì)直接受到影響。變壓器的主要保護(hù)始終是基于基爾霍夫電流定律的偏差保護(hù)：當(dāng)變壓器正常運(yùn)行或存在外部故障時(shí)，變壓器電流的代數(shù)和為零，即差分電流為零;當(dāng)發(fā)生變壓器內(nèi)部故障時(shí)，電流的代數(shù)和不再為零，即出現(xiàn)差動(dòng)電流。因此，差動(dòng)保護(hù)的性能受到不平衡電流的影響，并且勵(lì)磁涌流和電流互感器的飽和將導(dǎo)致大的不平衡電流?？梢?jiàn)防比差動(dòng)保護(hù)的關(guān)鍵是區(qū)分勵(lì)磁輸入檢測(cè)和電流互感器的飽和度、AT飽和度識(shí)別。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外研究人員已經(jīng)針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題，并提出了許多方法。對(duì)勵(lì)磁涌流的識(shí)別主要包括二次諧波的含量原理，波對(duì)稱原理以及變壓器環(huán)路方程的方法。二次諧波含量的原理是基于以下事實(shí)：故障發(fā)生時(shí)電流的二次諧波含量較小，并且勵(lì)磁輸入電流的二次諧波含量較高。計(jì)算差動(dòng)電流與基波比值以確定變壓器內(nèi)部是否存在故障。原理非常簡(jiǎn)單，這是目前在國(guó)內(nèi)外廣泛使用的涌流制動(dòng)方法。波形對(duì)稱性原理是不連續(xù)角原理的通用概念，當(dāng)波形的前半部分和差動(dòng)電流的后半部分在波形周期中對(duì)稱以確定其是否為變壓器時(shí)。常用的方法有微分波形對(duì)稱法、積分波形對(duì)稱法和波形相關(guān)法。變壓器環(huán)路方程方法與前兩種方法的區(qū)別在于，它同時(shí)使用電流和電壓。通過(guò)列出一次側(cè)和二次側(cè)電路的方程，該方程僅通過(guò)電壓，電流和繞組參數(shù)獲得。除主保護(hù)裝置外，變壓器還配備有備用保護(hù)裝置，以防止由于外部短路而引起的變壓器過(guò)載，并用作偏差保護(hù)和線路保護(hù)的備用裝置。在電源系統(tǒng)中，從雙倍電壓開(kāi)始的常規(guī)過(guò)載保護(hù)用作變壓器的備用保護(hù)。由于上拉負(fù)載是單相負(fù)載，因此在上拉系統(tǒng)正常運(yùn)行期間會(huì)出現(xiàn)負(fù)序電壓和負(fù)序電流，這可能會(huì)由于混合電壓而導(dǎo)致過(guò)載保護(hù)故障出來(lái)。因此，我國(guó)的牽引變壓器的后備保護(hù)不是采用雙電壓?jiǎn)?dòng)標(biāo)準(zhǔn)，而是將低壓過(guò)載保護(hù)作為牽引變壓器高壓，低壓側(cè)的后備保護(hù)。由于采用了低壓?jiǎn)?dòng)組件，因此將過(guò)壓保護(hù)設(shè)置為額定電流，從而大大提高了過(guò)載保護(hù)的靈敏度。但是，山榆鐵路使用220kV以上的高壓作為電源和上拉變壓器80-100MVA，不僅增加了系統(tǒng)中等效電源的電阻，而且還提高了電壓水平，低壓組件可能會(huì)停止工作。目前，對(duì)變壓器后備保護(hù)的研究主要包括兩點(diǎn)：一是加強(qiáng)現(xiàn)有的過(guò)電流保護(hù)；二是是使用其他保護(hù)原則。2.3變壓器保護(hù)與傳統(tǒng)變壓器繼電保護(hù)3.1.1保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)變壓器保護(hù)裝置符合IEC61850通用通信規(guī)范，具有SMV，MMS和GOOSE三個(gè)基本功能。SMV的主要功能是為采樣值傳輸服務(wù)，作為過(guò)程層的一部分傳遞。GOOSE的主要功能是完成不同間隔層設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。它徹底改變了傳統(tǒng)變壓器的次級(jí)設(shè)計(jì)模型。MMS的主要功能用于設(shè)備和作為站控制層一部分的基本設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互。在常規(guī)變壓器中，繼電保護(hù)器通過(guò)接線盒中的端子饋入保護(hù)柜的接線盒中。面板安裝取決于實(shí)際需求。端子排之間的輔助電纜用于完成保護(hù)柜之間的連接。變壓器支持GOOSE功能，可將次級(jí)電路連接轉(zhuǎn)換為GOOSE網(wǎng)絡(luò)接口連接。根據(jù)二級(jí)設(shè)備制造商的當(dāng)前需求，可以給出設(shè)備的GOOSE端子的定義。設(shè)計(jì)院根據(jù)其定義完成了GOOSE網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，設(shè)備制造商會(huì)使用GOOSE設(shè)計(jì)和配置文件生成變壓器SCD文件，以便所有設(shè)備制造商都使用一個(gè)SCD文件，GOOSE網(wǎng)絡(luò)會(huì)發(fā)送和接收信息，提取并將其發(fā)送到設(shè)備。從上面的數(shù)據(jù)傳輸可以看出，使用GOOSE網(wǎng)絡(luò)將大大減少輔助電纜的使用。這不僅簡(jiǎn)化了項(xiàng)目，而且節(jié)省了建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本，而且減少了板與柜之間的布線數(shù)量，減少了現(xiàn)場(chǎng)施工和調(diào)試的工作量。這對(duì)于縮短變壓器的建造周期很有用。3.1.2保護(hù)裝置的程序化操作在傳統(tǒng)的變壓器中，當(dāng)需要兩名操作員使用繼電保護(hù)裝置的壓板時(shí)，一名操作員檢查壓板的名稱，另一名操作員讀取“操作內(nèi)容”并進(jìn)行操作。該變壓器采用IEC61850通信協(xié)議作為標(biāo)準(zhǔn)，并且僅在保護(hù)屏上保留了高壓卡的“在線維護(hù)”一次，并且不需要其他高壓卡。所有傳統(tǒng)的變壓器繼電保護(hù)功能都可以通過(guò)一個(gè)軟壓板來(lái)執(zhí)行，并對(duì)次級(jí)設(shè)備的控制和操作進(jìn)行編程。幾個(gè)軟面板可以同時(shí)在后臺(tái)運(yùn)行。這樣可以有效減少停機(jī)時(shí)間并防止停機(jī)。這對(duì)提高整個(gè)變壓器的安全效率具有積極作用。2.2.5變電保護(hù)在繼電保護(hù)上的配置對(duì)比分析變壓器在繼電保護(hù)配置上的優(yōu)越性表現(xiàn)在:(1)對(duì)于變壓器，可以通過(guò)一次設(shè)備協(xié)調(diào)的形式進(jìn)行分散和網(wǎng)絡(luò)交換，以實(shí)現(xiàn)資源輸入過(guò)程和設(shè)備通信交互。繼電保護(hù)的分級(jí)配置可以應(yīng)用于變壓器的過(guò)程層和連接的導(dǎo)線。它可以繞過(guò)許可證并直接對(duì)UM采取操作以獲取其信息源。對(duì)于該層主要是總線保護(hù)的配置，本質(zhì)上需要斷路器的后端過(guò)程來(lái)完成對(duì)每個(gè)設(shè)備的信息參數(shù)的檢索?？梢栽诤笈_(tái)執(zhí)行和維護(hù)站點(diǎn)管理層中的站點(diǎn)域安全管理。(2)主設(shè)備可有效保護(hù)并實(shí)現(xiàn)脫機(jī)運(yùn)行，通過(guò)保護(hù)系統(tǒng)主設(shè)備中的電源線和變壓器，可以有效地保持向信息讀取范圍的過(guò)渡，并可以直接與MU設(shè)備交換信息，從中實(shí)現(xiàn)脫機(jī)操作，即使信息交換情況導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)崩潰和網(wǎng)絡(luò)連接不良，也無(wú)法阻止信息正常工作。變壓器可以有效地提高效率。使用獲得的變壓器繼電保護(hù)控制，可以檢查所有電氣化鐵路和控制設(shè)備的運(yùn)行情況，維修人員可以使用此方法來(lái)監(jiān)視和實(shí)施統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)態(tài)防護(hù)措施。還可以在冗余保護(hù)條件下恢復(fù)變壓器系統(tǒng)，并且可以對(duì)配電設(shè)備和受保護(hù)設(shè)備進(jìn)行邏輯分區(qū)，以簡(jiǎn)化變壓器監(jiān)管。(3)變壓器的繼電保護(hù)配置可根據(jù)電流需求進(jìn)行調(diào)整，保護(hù)區(qū)域可自行選擇，避免直流變壓器的直流系統(tǒng)產(chǎn)生嘗試保護(hù)繼電器。通常，以傳統(tǒng)的繼電保護(hù)形式，設(shè)備管理員必須設(shè)置一定的保護(hù)時(shí)間。根據(jù)變壓器繼電保護(hù)的設(shè)置，也可以手動(dòng)調(diào)節(jié)?？梢愿鶕?jù)站點(diǎn)的當(dāng)前操作條件以及總線和其他線路的保護(hù)來(lái)設(shè)置和調(diào)整保護(hù)設(shè)置。2.4變壓器繼電保護(hù)性能3.3.1分布式母線保護(hù)變壓器總線是連接不同電壓范圍的主要方法。它的主要功能是收集，配置和傳輸電力。母線故障是電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的事故。傳統(tǒng)的母線保護(hù)不僅是最復(fù)雜的連接，而且范圍廣且不易擴(kuò)展。分布式總線保護(hù)是總線保護(hù)的主要趨勢(shì)。假定它具有分層處理的間隔、分散和處理的功能。分布式總線保護(hù)為信息穩(wěn)定性和通信功能設(shè)置了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，但是傳統(tǒng)的交換系統(tǒng)可能無(wú)法滿足上述要求。該變壓器使用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和交換機(jī),滿足上述要求有很多要求。在配電的基礎(chǔ)上建立變壓器母線保護(hù)裝置，對(duì)輸出繼電器、雙電壓鎖定裝置等設(shè)備進(jìn)行清洗，基于配電的變壓器母線保護(hù)裝置以及輸出繼電器和雙電壓互鎖裝置等設(shè)備，從而簡(jiǎn)化了差分母線的邏輯保護(hù)。母線護(hù)罩具有分段功能，但是跳線剝離開(kāi)關(guān)只是一個(gè)開(kāi)關(guān)，基本上是集中保護(hù)。它沒(méi)有保護(hù)功能。CPU和塊之間的通信鏈接是分布式總線保護(hù)的重要組成部分。3.3.2主變壓器保護(hù)根據(jù)相關(guān)規(guī)定，變壓器保護(hù)必須配置為集成的主要和冗余保護(hù)配置，并且冗余保護(hù)可以配置為集成的監(jiān)視配置。設(shè)備當(dāng)變壓器保護(hù)裝置配置有上保護(hù)裝置時(shí)，耦合器（MU）和端子也必須在每側(cè)都采用雙重配置方法。中性點(diǎn)電流和間隙電流必須與MU的相應(yīng)部分合并。使用直接采樣方法保護(hù)變壓器，兩側(cè)連接斷路器，分段斷路器和互鎖裝置連接到GOOSE網(wǎng)絡(luò)，并提供行程說(shuō)明GOOSE網(wǎng)絡(luò)中采用了故障保護(hù)來(lái)執(zhí)行電源開(kāi)關(guān)的功能。故障保護(hù)的每一側(cè)都有開(kāi)關(guān)。從變壓器到變壓器并聯(lián)模塊接收的電流和電壓信號(hào)直接發(fā)送到SV網(wǎng)絡(luò)，并且數(shù)據(jù)僅在一個(gè)方向上發(fā)送。通過(guò)執(zhí)行直接信號(hào)采樣功能，直到保護(hù)結(jié)束，才可以傳輸SV網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)。除GOOSE網(wǎng)絡(luò)外，高壓，中壓和低壓端子也連接到變壓器保護(hù)設(shè)備。保護(hù)裝置直接穿過(guò)端子。3.3.3輸電線路保護(hù)對(duì)于變壓器的線路保護(hù)，變壓器的測(cè)量、控制和保護(hù)功能應(yīng)集成，并在組范圍內(nèi)進(jìn)行配置。線路保護(hù)器可以集成直接采樣和直接斷開(kāi)連接。通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)操作斷路器后，可以停止斷路器的停機(jī)和故障保護(hù)功能。在安全時(shí)間內(nèi)，除了與GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換信息外，還要確認(rèn)逐點(diǎn)通信。連接的設(shè)備和端子直接連接。保護(hù)性測(cè)控裝置與耦合器結(jié)合在一起，可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣和傳輸。比賽結(jié)束后，執(zhí)行了直接采樣和數(shù)據(jù)傳輸功能。在傳輸電流和電壓信號(hào)之后，將電子變壓器安裝在線路中以及與耦合設(shè)備相連的母線上。相關(guān)數(shù)據(jù)被封裝并收集，并通過(guò)光纜發(fā)送到測(cè)量和控制設(shè)備以及SV網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)單向信息進(jìn)入測(cè)控設(shè)備時(shí)，必須使用GOOSE網(wǎng)絡(luò)的傳輸模式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。2.5變壓器保護(hù)配置方案3.4.1常規(guī)保護(hù)配置方案?jìng)鹘y(tǒng)保護(hù)設(shè)備繼續(xù)使用從緩沖層組裝而成的傳統(tǒng)變壓器開(kāi)關(guān)方案，包括購(gòu)買和遠(yuǎn)程保護(hù)變壓器保護(hù)母線。傳統(tǒng)的交流保護(hù)插頭不再使用，必須用數(shù)據(jù)線替換。I/O接口插件與GOOSE光纖通信。替換了該接口，并用CPU插件信息接口替換了該接口。該終端的操作系統(tǒng)具有較舊的系統(tǒng)，并且保護(hù)原理不需要大量的仿真實(shí)驗(yàn)。該保護(hù)配置電路的保護(hù)對(duì)象是一個(gè)間接單元，可以快速實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的微機(jī)繼電保護(hù)到保護(hù)的過(guò)渡。但是，該方法具有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)配置，增加了設(shè)備數(shù)量，并且不能有效顯示變壓器特性。在變壓器中，變壓器和耦合器是分開(kāi)進(jìn)行的，主要是變壓器差動(dòng)保護(hù)，后備保護(hù)，計(jì)量設(shè)備數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)捷o助設(shè)備。每個(gè)輔助設(shè)備的數(shù)字接口都不同。每個(gè)10kV線路和電容器條的每種配置未連接在一起。電壓斷路器執(zhí)行母線電壓轉(zhuǎn)換功能。所有安全度量和控件都必須連接到GOOSE網(wǎng)絡(luò)。為了確保正確的數(shù)據(jù)傳輸，必須配置網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)。由于站點(diǎn)控制的復(fù)雜性和GOOSE網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，從繼電保護(hù)技術(shù)到保護(hù)設(shè)備的過(guò)渡相對(duì)容易，但轉(zhuǎn)換率較低。3.4.2系統(tǒng)保護(hù)配置方案近年來(lái)，變壓器技術(shù)取得了創(chuàng)新性突破。通信協(xié)議IEC61850已被廣泛接受[10]。變壓器的所有組件都可以共享信息。為了保護(hù)整個(gè)變壓器繼電器，需要獲取信息。ED提供了完整的系統(tǒng)級(jí)安全性配置。該程序必須遵守對(duì)偶原則。每個(gè)設(shè)備的繼電保護(hù)均包括一個(gè)保護(hù)罩以及一個(gè)測(cè)量和控制罩。用于變壓器，線路等安全組A和B是必需的，并且都可以推薦。獨(dú)立運(yùn)行和操作。該配置圖是為不同設(shè)備設(shè)計(jì)的，它使網(wǎng)絡(luò)連接簡(jiǎn)單易懂，實(shí)現(xiàn)了信息的相互訪問(wèn)，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)保護(hù)，并且是變化的主要趨勢(shì)與將來(lái)的安全配置。系統(tǒng)安全配置計(jì)劃的主要特征包括：（1）信息集成：主要包括站點(diǎn)范圍內(nèi)的所有單位數(shù)據(jù)以及大范圍內(nèi)使用冗余信息。站點(diǎn)之間的距離較大，以達(dá)到提高附近安全人員效率的目的。變壓器的可靠性2）集成功能：變壓器系統(tǒng)的保護(hù)配置可以包括保護(hù)，測(cè)量和控制，四個(gè)遙控器等。工作站中的任何設(shè)備都可以處理組件之間的關(guān)系。系統(tǒng)保護(hù)配置圖不僅是一個(gè)日期和一個(gè)配置，而且不限于任何站臺(tái)單元，從而簡(jiǎn)化了對(duì)象的構(gòu)造。同時(shí)，大大降低了實(shí)施轉(zhuǎn)換項(xiàng)目的成本，運(yùn)行中的變壓器以及操作人員和維護(hù)人員也減少了工作量和工作難度。不同級(jí)別。工作站系統(tǒng)的連接方法也更加簡(jiǎn)潔，為數(shù)據(jù)的傳輸和共享提供了極大的方便。2.6變壓器繼電保護(hù)問(wèn)題說(shuō)明在傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置中，首先將模擬電信號(hào)傳輸?shù)紺T和PT，然后將輔助電纜插入保護(hù)裝置，并在同步電表之后接收信號(hào)。最后，收集信息。為了確保接收到的信息能夠滿足整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)的要求，有必要調(diào)節(jié)耦合器的安裝時(shí)間以及組件提供的數(shù)據(jù)的一致性與繼電器的保護(hù)。同步鎖相模式和信息獲取操作規(guī)則用于電子變壓器的傳輸位置，因此可以根據(jù)該值靈活調(diào)整信息接口的獲取間隔。此外，由于法規(guī)信息獲取周期的驗(yàn)證，電子變壓器可以準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)地分析和記錄數(shù)據(jù)，其價(jià)值得到了廣泛體現(xiàn)。3變壓器繼電保護(hù)配置實(shí)例及其自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)3.1變壓器繼電優(yōu)化簡(jiǎn)要介紹1)裝設(shè)三相三繞組主變壓器兩臺(tái)，容量均為240MVA;2)220kV部分:線路2條，母線為雙母單分段接線方式;3)110kV部分:線路8條，母線為雙母雙分段接線方式;4)10kV部分:線路24條，母線為單母分段接線方式。圖5站內(nèi)繼電保護(hù)配置圖3.2變壓器繼電保護(hù)配置與自動(dòng)化實(shí)施方案3.2.1變壓器繼電保護(hù)兩臺(tái)主變壓器保護(hù)由國(guó)電南京自動(dòng)化有限公司的PST-1200U和長(zhǎng)園深瑞PRS-778-D型繼電保護(hù)裝置組成A,B兩套保護(hù)。PST-1200U型保護(hù):保護(hù)類型有縱差保護(hù)(速斷、比率差動(dòng))、高壓側(cè)后備保護(hù)(復(fù)壓過(guò)流II段兩時(shí)限保護(hù)、零序過(guò)流I段一時(shí)限保護(hù)、零序過(guò)流II段兩時(shí)限保護(hù)、間隙零序保護(hù)、失靈經(jīng)主變跳閘)、中壓側(cè)后備保護(hù)(復(fù)壓過(guò)流I段一、兩、三時(shí)限保護(hù)、零序過(guò)流I段一、二時(shí)限保護(hù)、零序過(guò)流II段一時(shí)限保護(hù)、間隙零序保護(hù))、低壓側(cè)后備保護(hù)(過(guò)流I段一時(shí)限保護(hù)、復(fù)壓過(guò)流一、兩時(shí)限保護(hù))、CT斷線告警及閉鎖差動(dòng)保護(hù)、過(guò)負(fù)荷告警及閉鎖以及PT斷線告警。PRS-778-D型保護(hù):保護(hù)類型有縱差保護(hù)(速斷、比率差動(dòng)、二次諧波制動(dòng))、高壓側(cè)后備保護(hù)(復(fù)壓過(guò)流II段兩時(shí)限保護(hù)、零序方向I段一時(shí)限保護(hù)、零序過(guò)流II段一時(shí)限保護(hù)、間隙零序兩時(shí)限保護(hù)、零序過(guò)壓一時(shí)限保護(hù)、失靈經(jīng)主變跳閘)、中壓側(cè)后備保護(hù)(復(fù)壓過(guò)流I段一、兩時(shí)限保護(hù)、復(fù)壓過(guò)流II段一時(shí)限保護(hù)、零序過(guò)流I段一、二時(shí)限、零序過(guò)流H段三時(shí)限、間隙零序兩時(shí)限保護(hù)、間隙零序過(guò)壓保護(hù))、低壓側(cè)后備保護(hù)(過(guò)流I段一時(shí)限保護(hù)、復(fù)壓過(guò)流Ii段一、兩時(shí)限保護(hù)、零序過(guò)壓保護(hù))、CT斷線告警及閉鎖差動(dòng)保護(hù)、過(guò)負(fù)荷告警及閉鎖以及PT斷線告警。3.2.2220KV母線保護(hù)、220KV母聯(lián)保護(hù)220kV母線保護(hù)由南瑞繼電保護(hù)有限公司PCS-915型和南京自動(dòng)化有限公司SG-B750型兩套保護(hù)組成。220kV母聯(lián)保護(hù)由南京自動(dòng)化有限公司PSL-633U型和長(zhǎng)園深瑞PRS-723D型兩套保護(hù)組成，母線保護(hù)和母聯(lián)保護(hù)均由兩套保護(hù)進(jìn)行配置，充分保障了母線的安全可靠。220kV母線保護(hù)包括母線差動(dòng)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)、母聯(lián)(分段)失靈保護(hù)、母聯(lián)(分段)死區(qū)保護(hù)、母聯(lián)(分段)充電過(guò)流保護(hù)以及母聯(lián)(分段)非全相保護(hù)，裝置如圖6,7所示。圖6SG-B750型保護(hù)圖7PCS-915型保護(hù)220kV母聯(lián)保護(hù)包括兩段充電相過(guò)流保護(hù)、充電零序過(guò)流保護(hù)I段、II段、三相不一致保護(hù)、CT斷線告警以及TWJ異常告警，裝置如圖8,9所示。圖8PSL-633U型保護(hù)圖9PRS-723D型保護(hù)3.2.3110KV母線保護(hù)、110KV母聯(lián)保護(hù)110kV母線保護(hù)由南瑞繼電保護(hù)裝置有限公司的PCS-915GA型裝置組成。110kV母聯(lián)保護(hù)由國(guó)電南自PSL-633U型保護(hù)組成。(1)110kV母線保護(hù)包括母線差動(dòng)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)、母聯(lián)(分段)失靈保護(hù)、母聯(lián)(分段)充電過(guò)流保護(hù)以及母聯(lián)(分段)死區(qū)保護(hù)保護(hù)，裝置如圖10所示。(2)110kV母聯(lián)保護(hù)包括充電相過(guò)流保護(hù)、兩段零序過(guò)流保護(hù)、兩段相過(guò)流保護(hù)、三相不一致保護(hù)，裝置如圖11所示。圖10PCS-915GA型保護(hù)圖11PSL-633U型保護(hù)3.2.4線路保護(hù)與應(yīng)用220kV線路均為雙保護(hù)配置。其中，A組由南瑞吉寶的PCS—902GC保護(hù)。B國(guó)保護(hù)南國(guó)從PSL602U型。國(guó)電南子110kV線路保護(hù)配置PSL—621UD型、L0kV線路保護(hù)采用山東濟(jì)成Sal61保護(hù)裝置。PCS-902GC保護(hù)功能配置包括縱向距離、縱向零序、工頻變化距離、三級(jí)相距、三級(jí)接地距離、兩級(jí)零序方向