站域保护与控制
站域保护与控制基于智能变电站过程层与站控层网络的数据信息共享优势，综合利用站内多间隔线路、元件的电气量、开关量信息，实现故障点的快速、准确、可靠隔离，实现站内冗余后备保护、优化后备保护及安全自动控制等功能，是站域的保护功能和安全自动装置功能的一体化。站域保护与控制通过获取多个间隔的电气量和开关量信息，进而充分利用这些信息形成面向多个间隔的保护与控制功能。由于所利用的信息更多，因此有可能构建更为智能化的保护和控制功能。
1.站域保护的范围及原理
站域保护的保护范围和应实现的功能与层次化保护体系的划分密切相关，划分的差异主要在于是否包含变电站的出线，即站域差动保护算法的范围划分。站域差动保护范围应包括站内所有母线和变压器元件，也可以包活变电站出线，还可以集成一些如线路过负荷联切、低频/低压减载、备自投、重合用等自动装置功能。
由于在层次化保护体系中，广域保护作为站域保护上层决策中心支持更大的保护范围，站域保护至少应提供对变电站站内设备及出线的后备保护功能，在主保护拒动或断路器失灵情况下可靠跳闸，并提供广域保护接口，作为子单元与广域保护决策中心进行信息交互，并可适当集成备自投等站域控制功能。站域保护范围的扩大会导致保护快速性及可靠性的降低，在层次化保护体系中已有就地快速主保护，故站域保护作后备保护功能的适应性较好。
站城保护的原理主要有网种;一种是利用电流差动原理实现保护;另一种是利用方向信息实现保护，另外，还有利用分布式概念对保护功能进行划分的愿理、利用基于故障分量电流信息等新技术的站域保护方案。
（1）电流差动原理。电流差动保护原理以其具备天然的选相能力、完全的选择性、较快的动作速度和不受系镜振荡影响等特点，主要作为主保护应用于电力系统保护中。电流差动原理需同步获取变电站内元件及出线的电流信息，同步的数据采集是制约其有实际工程应用的关键因素，并且在数据传输的过程中，交换机产生的数据廷时也会影响保护的性能。
（2）方向信息。利用方向信息的站城保护原理在变电站所有线路上安装方向元件，形成与一次设备关联的方向矩阵信息，将故障状态下的方向信息矩阵与正常状态下的方向信息矩降进行对比分析，即可定位放障元件。基于方向比较原理形感信息矩阵进行故障定位，其算法实现简单、动作速度快，具有较强的可扩展性，利用冗余信息增强了容错性能，在缺少某个方向元件的信息时仍具有良好的适应性。
分布式的并行计算是计算机科学技术快速发展的产物，分布式将一个整体的功能分割成多个独立的小功能完成。综合后得到最终结果。其他的站城保护方案多是由各元件保护机械集成、与传饮的保护配置没有本质上的区别。
计对智能变电站开发实用化站域后备保护装置，使得一台后备保护装置即可实现传统的多台后备保护装置功能。在经济效益方面，若以取消化统后备保护装置为前提;结域后备保护装置配置于智能变电站中，大大减少了传统的后备保护装置数量，简化了二次设备接线方式，降低了变电站规模及施工周期。提高了数率，节约了建设成本，后期维护工作量也会减少。
2. 站域保护的作用与功能
站城保护与控制装置通过网络接收电气量采样数据〈网采）;发出跳合闸等控制命令（阿跳》。站坡保护与控制装置在智能变电站中的位置及对外信息交互如图8-49所示，其采集全站过程层与站控层网络的数据信息，完成就地级保护的冗余后备、优化后备及安全自动控制。同时具备独立的通信接口，支持广域通信，实现广域保护控制系统的子站功能。
站域保护与控制装置目前只用在220kV及以下电压等级变电站的110kV及以下电压等级侧。每种功能均具备软压板进行功能投退，根据运行需求进行功能选择。
（1）冗余保护功能。站内110kV及以下电压等级单套配置的保护功能冗余，包括线路冗余保护功能、主变压器冗余保护功能，母线冗余保护功能，分段保护功能，电容、电抗保护功能及站用变压器保护功能。
（2）优化后备保护功能。优化后备保护功能包括;①结域保护控制对站内断路器状态实时监视，判别站内接线拓扑，形成反映各元件连接关系的关联矩阵，识别拓扑结构，优化保护功能;②基于多间隔数掘共享的保护功能优化;③在单间隔采样数据异常导致就地保护闭锁时，通过多间隔采样数据的共享，在站城保护控制装置中进行数据恢复，实现保护功能;④故障发生后，就地级保护在确定故障后瞬时发出切除故障的命令，站域保护在获取相应间隔的保护跳佣命令时监视断路器的状态，经一定廷时确定断路器未跳开后，依据拓扑结构图跳开相邻的断路器（失灵保护）;⑤优化后各保护动作时间;⑤35kV及10kV母线保护。
（3）安全自动控制功能，安全自动控制功能包括低频、低压减载，站域备用电源自动投入，主变压器过载联切，负荷均分等自动控制功能。
（4）广城保护控制的子站功能。完成广越保护控制系使的子站功能，含站城保护控制信息的采集、处理及转发功能;完成区域电网保护控制的子站功健。
需要说明，站域保护与控制装置中冗余保护功能不含线路纵联保护，原因是;①通道和对侧设备不支持，若要支持需增加大量设备和工程量;②若含线路纵联保护，站域保护会通过线路关联多个站，复杂程度大大增加，影响范围较大。
站域保护与控制装置中不需要包含 10kV 间隔保护的冗余，原因是10kV 间隔采用传统互感器和"六合一"装置，无独立的合并单元和智能终端。若站域保护装置实现10kV间隔保护，其采样和出口同样要经过"多合一"装置。"多合一"装置因故退出运行时，站域保护起不到冗余作用。
站域保护与控制装置中的冗余保护只包含对单套配置保护的冗余。若主变压器保护已双重化配置，站域保护控制装置中不宜再配置冗余。若再冗余，会带来三套保护的配合问题及三套保护与备用电源自动投人等其他设备的配合问题，增加了复杂性，也无必要。
另外，原有分散配置在分段保护或桥保护中的备用电源自动投人功能保留，与站域保护和控制装置的集中备用电源自动投人互为备用，只授一套，防止站域保护检修时企站备用电源自动投人失去;原有分散配置的10kV出线保护中若有低额、低压，减载功能则保留，与站域保护和控制装置的低频、低压减载互为备用，可只投一套、也可同时投、以防止站域保护检修时，全站低频低压减载功能失去。
3.110kV线路保护与母联（分段）冗余保护介绍
110kV线路就地级保护一般单套配置，当因故退出运行时，110kV线路会失去保护。基于此，站域保护控制装置中也集中配置 110kV线路保护，作为就地级保护的冗余。但由于通信通道限制等原因，站域保护中的线路保护不考虑纵联保护。其他如距离保护、零序过电流保护、重合闸、手合后加速以及110kV母联（分段）过电流保护等保护功能同就地级110kV线路保护一致。
母联（分段）充电过电流保护包括三段相电流过电流保护与一段零序过电流保护。当最大相电流大于相电流过电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段定值或零序电流大于充电零序过电流定值，并分别经各自延时定值，保护发跳闸命令。
4.补充或优化后备保护
补充或优化后备保护主要包括断路器失灵保护、母联（分段）失灵保护和变压器优化后备保护。
（1）断路器失灵保护。站域保护与控制装置中的110kV母联（分段）冗余保护除了完成母联（分段）的充电过电流保护，还完成110kV侧断路器的失灵保护。其保护逻辑与就地级母联（分段）保护及就地级母线保护中的断路器失灵保护逻辑一致。断路器失灵保护由各连接元件保护装置提供的保护跳闸触点启动。失灵电流判别功能由站域保护装置实现。
（2）母联（分段）失灵保护。当保护向母联（分段）断路器发出跳闸命令后，经过整定延时后，母联（分段）电流大于母联（分段）失灵电流整定值时，母联（分段）失灵保护经过差动复合电压闭锁开放后切除相关母线上的所有连接元件。
（3）变压器优化后备保护。220kV及以上系统设计时，就地化的变压器保护均按照主后一体双重化的设计原则配置，任一套变压器保护因故退出运行，不会对变压器的运行造成影响。110kV及以下系统。就地化的变压器保护均按照主后一体双重化配置或主后分置的保护配置，任一套保护设备退出，不会对变压器的运行造成影响。基于上述原因及站间信息共享和协同保护技术，站域保护对变压器后备保护进行了补充，通过相邻间隔保护的闭锁和加速信号来提升变压器后备保护的性能。
如图8-50所示，变压器低压侧（QF1、QF2）后备过电流保护动作切除故障，动作延时较长，会对一次设备造成危害。采用简易母线保护可快速切除低压侧故障，以减少变申站低压侧母线短路故障对开关柜和变压器的危害。
当变压器低压侧断路器合于故障时，变压器后备保护加速跳闸。后备保护开放条件是断路器在分位或在分位变为合位的400ms内。
母线区外故障时，低压侧出线等相关保护能够发出信号闭锁，简易母线保护;母线区内故障时，低压侧出线等相关保护不发出闭锁信号，简易母线保护可以快速动作切除变压器低压侧断路器。低压侧如果有小电源（工7）。则母线区内故障。简易母线保护经延时先跳开低压侧小电源（QF8），再经延时跳开低压侧断路器（QF4）。
图中，当k10 故障时，TA4过电流超过低压分支2（QF7）简易母线保护定值，无外部线路保护闭锁条件，简易母线保护动作跳开QF7。当k9故障时，TA4过电流超过低压2分支简易母线保护定值。而TA10外部线路保护启动，启动信号通过 GOOSE送至站域保护，闭锁低压分支2简易母线保护，QF7不会跳闸。
当k6故障时（有小电源支路），尽管TA1过电流超过定值，但QF8方向电流保护启动，启动信号通过GOOSE送至站域保护，闭锁低压分支1简易母线保护，QF4不会跳闸。若k2故障时，QF8反方向电流保护不启动，无闭锁信号。TA1过电流超过定值，1时限跳开QF8（小电源支路）），2时限跳开主变压器支路QF4。
当k6故障时，TA7过电流动作，闭锁QF5低压分支简易母线保护。若QF10失灵，该线路过电流保护跳闸命令发出后延时（150ms）将过电流保护启动闭锁信号收回，低压分支简易母线保护仍能正确动作。
5.备用电源自动投入功能
站域保护与控制装置中的备自投功能，不局限于实现某个电压等级的备自投，而是着眼于全站，实现多个电压等级的备自投功能。对于110kV变电站，甚至可实现全站备自投，包括高压侧进线备自投、桥备自投、中压及低压分段备自投。
6.分布式母线保护技术
相比于集中式母线保护，分布式母线保护的 SV接口和 GOOSE接口分散在多个子单元装置中配置，主单元装置设计比较容易实现，功耗、散热等问题也比较容易解决。但也需要解决两个重点问题∶一是大量数据的可靠、实时传输;二是高精度的同步采样。
分布式母线保护装置整体设计方案如图8-51所示。图中 BU为从机处理单元（子单元），CU为主机处理单元（主单元），BU与CU 之间通过光纤网络连接。负责电流采集的合并单元及智能终端通过光纤与从机单元 BU相连，负责电压采集的合并单元及网络传输的GOOSE开关量通过光纤与主机单元CU连接。
