王國棟

【摘 要】近年來我國的經(jīng)濟發(fā)展較快，對于電力的需求也在逐漸增大，為了保證供電的質(zhì)量，本文筆者從實際出發(fā)分析了220kv智能變電站設計之中相關重要問題分析。

【關鍵詞】220kv；智能變電站；設計

引言

220kV智能變電站設計要充分體現(xiàn)自動化、信息化、智能化的要求，以標準化信息共享、網(wǎng)絡化通信平臺、信息化全站信息作為基本要求，實現(xiàn)二次設備和一次設備數(shù)字化的信息傳遞，采用DL/T860標準的通信協(xié)議和統(tǒng)一模型，實現(xiàn)220kV智能變電站信息的高度共享和集中，完善自動化運行管理，構(gòu)建程序化控制系統(tǒng)、自動化設備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)以及站內(nèi)信息分析決策系統(tǒng)等，減少220kV智能變電站的運行維護工作量。

1、智能變電站的概念

根據(jù)《智能變電站技術導則》對智能變電站的定義，智能變電站是以信息共享標準化、通訊平臺網(wǎng)絡化以及全站信息數(shù)字化為基礎要求，運用可靠、先進、環(huán)保、低碳以及集成的智能化設備，自動完成信息的采集、控制、計量、測量、檢測以及保護等基本功能，根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、在線分析決策、智能調(diào)節(jié)以及協(xié)同互動等高級功能的變電站。

2、智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能變電站由站控層、間隔層、過程層構(gòu)成，光纜將三者聯(lián)系起來。

2.1、站控層。站控層由通信系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)、對時系統(tǒng)以及站域控制等子系統(tǒng)構(gòu)成，主要是通過光纖同間隔層進行通訊，其功能與計算機系統(tǒng)的站控層相一致。該層的主要功能有變電站的遠程監(jiān)測、操作閉鎖、實時控制、記錄以及自診斷等。

2.2、間隔層。間隔層設備一般指繼電保護裝置、測控裝置、故障錄波等二次設備，實現(xiàn)使用一個間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設備的功能，即與各種遠方輸入/輸出、智能傳感器和控制器通信。

2.3、過程層。過程層主要是由智能化的一次設備構(gòu)成，例如復合傳感器、基于羅科夫斯基線圈的TA、接地開關、隔離開關、分壓型VD以及斷路器等。其中復合傳感器、基于羅科夫斯基線圈的TA以及分壓型VD是過程層智能化的關鍵。

3、220kv智能變電站設計之中關鍵問題

3.1、解決電子式互感器接入合并單元規(guī)約問題。首先，將電壓互感器輸出信號接入220kV智能變電站合并單元，然后按照FT3標準格式接入電流互感器合并單元，有效解決電壓互感器和電流互感器的電流合并單元問題。在220kV智能變電站中適當增加合并單元數(shù)量，控制智能組件柜的體積，由于電壓互感器和電流互感器的合并出現(xiàn)一定的延時，要解決好電壓和電流的同步輸出問題。根據(jù)Q/GDW441《智能變電站繼電保護技術規(guī)范》的要求電子式互感器需要真實反映一次電壓或電流，輸出電壓和輸出電流的額定延時時間不能超過2ms，220kV智能變電站電子式互感器輸出信號到達合并單元的延時時間必須控制在2ms之內(nèi)。

3.2、二次回路檢修功能的實現(xiàn)。常規(guī)變電站的保護裝置，大多是通過斷開保護功能壓板來停用保護功能；斷開保護出口壓板來隔離保護出口接點與斷路器的操作回路；斷開啟動和閉鎖功能壓板來退出對運行保護的啟動和閉鎖作用；投入檢修壓板避免檢修的裝置對站控系統(tǒng)的信息干擾。設備檢修時，通過斷開電流試驗端子來防止試驗電流通入一次設備或運行的二次設備；通過斷開保護電壓小開關來隔離母線電壓。在智能變電站中，由于輸出是通過光纖實現(xiàn)的，當一套保護裝置因故障、更改設定值等原因退出運行時，如果不采取對策就無法實現(xiàn)退運保護與運行著的保護的有效隔離，并保持明顯的斷開點。

3.3、母差保護接線上的特殊性。母差保護裝置配有保護DSP板、以太網(wǎng)DSP插件、PowerPc板、智能I/O板，其保護裝置負責故障計算，而數(shù)據(jù)采集、開關量采集、跳閘命令執(zhí)行等均由各間隔的過程層智能設備、合并單元或智能終端完成。在常規(guī)站中，母線保護跳閘方式一般是由母線保護裝置輸出每一個斷路器的跳閘觸點，用硬接線連接至相應斷路器的操作回路。在瀘定站中，母線保護功能的實現(xiàn)是通過尾纜與合并單元、智能終端、SV網(wǎng)和GOOSE網(wǎng)連接，對應每一個間隔需使用“一收一發(fā)”兩根光纖。由于低壓側(cè)母線連接元件較多，在母線保護屏內(nèi)接入了大量尾纖，屏內(nèi)尾纜占用了較多面積。在智能變電站中采用直接采樣、直接跳閘方式后，母差保護裝置后的光以太網(wǎng)接口數(shù)量若太多，還會存在發(fā)熱問題。

3.4、優(yōu)化二次接線方式。為了進一步完善二次回路的功能設計，220kV智能變電站積極利用數(shù)字化技術進行優(yōu)化整合，合理設置二次回路接線方式。經(jīng)過改進，智能變電站二次系統(tǒng)可以實現(xiàn)兩種方式的接線形式，例如變電站跳閘回路，一種是通過網(wǎng)絡方式，將保護裝置跳閘系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡輸送到GOOSE網(wǎng)，和GOOSE網(wǎng)直接相連的智能終端獲取跳閘信息，這種網(wǎng)絡跳閘方式，二次回路線路接線相對比較簡單，可以充分發(fā)揮網(wǎng)絡共享優(yōu)勢，并且點對點跳閘方式不會受到網(wǎng)絡延時的影響。另一種是通過光纖線路保護裝置直接將跳閘信息輸送到智能終端設備，這種方式具有良好的穩(wěn)定性。在220kV智能變電站中，由于主變保護智能終端位于不同的網(wǎng)絡中，為了保持網(wǎng)絡通信的獨立性，避免各側(cè)交換機的信息過載，因此可以采用點對點的光纖接線方式，對于220kV智能變電站的母線保護，由于涉及多個斷路器，接受跳閘命令的所有智能終端都經(jīng)過一個交換機，因此應用網(wǎng)絡跳閘方式，通過網(wǎng)絡將信號傳輸?shù)街悄芙K端，可以提高220kV智能變電站的可靠性。最后，220kV智能變電站的規(guī)范設計，要重點考慮電氣施工和二次設計，嚴格按照要求設計變電站的屏蔽、保護裝置接地和電纜等內(nèi)容，通過光纜線路進行信息傳輸，具有不受電磁干擾、帶寬高等優(yōu)點，避免電纜線路的交直流導線碰撞、兩點接地、傳輸過電壓、電磁兼容等導致繼電保護裝子拒動和誤動的問題。

3.5、自動化系統(tǒng)設計。智能變電站自動化系統(tǒng)是由由站控層、間隔層、過程層以及站控層網(wǎng)絡、過程層網(wǎng)絡構(gòu)成的分層分布式系統(tǒng)。 站控層由監(jiān)控主機、操作員站、遠動通信裝置、保護故障信息系統(tǒng)和其他各種功能站構(gòu)成，提供站內(nèi)運行的人機聯(lián)系界面，實現(xiàn)管理控制間隔層、過程層設備等功能，形成全站監(jiān)控、管理中心，并遠方監(jiān)控/調(diào)度中心通信。 間隔層主要包括面向間隔配置的測控裝置、保護裝置、自動化裝置等，在站控層及網(wǎng)絡失效的情況下， 間隔層設備仍能獨立完成間隔層設備的就地監(jiān)控功能。 過程層是由合并單元、智能單元等構(gòu)成，完成與一次設備相關的功能，完成實時運行電氣量的采集、設備運行狀態(tài)的監(jiān)測、控制命令的執(zhí)行等。 站控層網(wǎng)絡：連接站控層設備和間隔層設備，與常規(guī)監(jiān)控站網(wǎng)絡類似。站控層網(wǎng)絡通信是通過工 EC61850 的特定通信服務映射（SCSM）技術映射到站控層網(wǎng)絡的MMS 實現(xiàn)。

過程層網(wǎng)絡：連接間隔層設備和過程層設備。過程層傳輸功能上可以分為：（1）傳輸電流、電壓采樣值，（2）傳輸 GOOSE（面向?qū)ο蟮淖冸娬就ㄓ檬录├绫Ｗo跳閘、開關變位等。

3.6、保護裝置

220kV 線路保護 220kV 線路保護按照雙重化原則配置，一套采用光纖電流差動保護，另一套采用光纖縱聯(lián)距離保護。采用保護測控一體化裝置。 220kV 線路保護組屏安裝，每條線路的雙套保護共組一面柜。 220kV 母聯(lián)保護220kV 母聯(lián)保護配置雙套充電保護，采用保護測控一體化裝置。組屏安裝，雙套保護共組一面柜。

4、結(jié)語

智能變電站作為智能電網(wǎng)建設的重要環(huán)節(jié)之一，是電網(wǎng)最為重要的基礎運行參量采集點、管控執(zhí)行點和未來智能電網(wǎng)的支撐點，其發(fā)展建設水平直接影響到我國智能電網(wǎng)建設的總體高度。

參考文獻：

[1]艾璐博.110kV智能變電站的設計研究[D].山東大學，2012.

[2]陳波.500kV變電站二次系統(tǒng)智能化設計關鍵問題研究[D].上海交通大學，2012.

[3]司為國.智能變電站若干關鍵技術研究與工程應用[D].上海大學，2010.