劉華輝

摘 要 本文主要是從工程實(shí)際角度對GE微機(jī)保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用作介紹。從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)比較了基于Modbus協(xié)議與IEC61850協(xié)議兩種協(xié)議下站內(nèi)PSCADA系統(tǒng)對保護(hù)裝置的操作異同點(diǎn)，同時(shí)也為以后數(shù)字化變電站的實(shí)現(xiàn)提供更進(jìn)一步思路。

關(guān)鍵詞 智能繼電器；網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)；數(shù)字化變電站；IEC61850

中圖分類號(hào) TM6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1674-6708（2016） 154-0087-01

隨著社會(huì)發(fā)展，電力在人們生活中越來越有著舉足輕重的作用，對電力系統(tǒng)的保護(hù)特別是輸配電系統(tǒng)的保護(hù)至關(guān)重要。伴隨通訊科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展和繼電保護(hù)技術(shù)的高速發(fā)展，在繼電保護(hù)原理完善的同時(shí)，構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的元件也發(fā)生了巨大的變革。繼電保護(hù)裝置經(jīng)歷了電磁式、整流式、晶體管式、集成電路式、微處理器式等不同的發(fā)展階段。與此同時(shí)繼電保護(hù)系統(tǒng)也在向測控一體化，網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

1 概述

目前，在建城市軌道交通線路大多采用傳統(tǒng)保護(hù)、測控裝置，各保護(hù)測控裝置間采用串口、現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)，所有裝置只能與主控管理單元通信，裝置見無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。GE微機(jī)保護(hù)裝置，采用基于IEC61850功能的數(shù)字選跳保護(hù)，在全國軌道交通領(lǐng)域開始大量投入使用，諸如已經(jīng)投運(yùn)的北京地鐵機(jī)場線、北京地鐵4號(hào)線、北京地鐵昌平線，亦莊線、房山線、沈陽地鐵一號(hào)線、沈陽地鐵二號(hào)線、蘇州地鐵一號(hào)線、廣州地鐵6號(hào)線等等幾十條軌道交通線路，均采用了GE微機(jī)保護(hù)裝置。

在這里對數(shù)字化變電站的功能描述還是借用傳統(tǒng)意義上“四遙”概念。所謂“四遙”一一是“遙測、遙信、遙控、遙脈”技術(shù)的簡稱，“遙測”是指利用電子技術(shù)遠(yuǎn)方測量集中顯示諸如電流、電壓、壓力、溫度等模擬量的技術(shù)，“遙信”是指遠(yuǎn)方監(jiān)視電氣開關(guān)和設(shè)備、機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)和運(yùn)轉(zhuǎn)情況狀態(tài)等，“遙控”是指遠(yuǎn)方控制電氣設(shè)備及電氣化機(jī)械設(shè)備的分合起停等工作狀態(tài)，當(dāng)前意義上的“遙脈”是指對保護(hù)裝置中存儲(chǔ)的電度、功率數(shù)值的讀取。目前已有部分軌道交通線路（北京地鐵亦莊線、昌平線、房山線lOkV供電線路微機(jī)保護(hù)，廣州地鐵6號(hào)線、長沙地鐵2號(hào)線、以及在建的長沙軌道交通1號(hào)線和東莞地鐵R2線項(xiàng)目）已經(jīng)采用這一新技術(shù)。

另外，數(shù)字化變電站除了滿足“四遙”，實(shí)現(xiàn)無人值守功能，另一方面就是繼電保護(hù)系統(tǒng)，作為保護(hù)一次設(shè)備的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)是數(shù)字化變電站的重要組成部分。

2 保護(hù)功能及實(shí)現(xiàn)方式

GE保護(hù)配置方案中所采用的產(chǎn)品均具有IEC61850通信技術(shù)，站內(nèi)所有35kV保護(hù)產(chǎn)品構(gòu)成IEC61850的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。所有涉及柜間的邏輯閉鎖采用二次電纜閉鎖的同時(shí)又采用了通信閉鎖，提高了35kV供電系統(tǒng)的可靠性。因?yàn)槿绻耆揽坑簿€連接進(jìn)行信息傳遞時(shí)，無法監(jiān)視硬線連接狀態(tài)，如遇端子排松動(dòng)等問題則降低了保護(hù)可靠性。采用IEC61850的IED裝置也會(huì)使得跳閘時(shí)間更短，切除故障時(shí)間更短，能更好的滿足繼電保護(hù)中關(guān)于速動(dòng)性要求，擴(kuò)展了速動(dòng)性含義：1）不僅僅是保護(hù)本身具有速動(dòng)性；2）裝置在第一時(shí)間做出反應(yīng)，并能快速動(dòng)作切除故障。

微機(jī)保護(hù)裝置和PSCADA之間的信息交互也是數(shù)字化變電站另外一個(gè)重點(diǎn)。GE微機(jī)保護(hù)裝置在這方面經(jīng)歷了十年的發(fā)展，由之前的UCA2.O到現(xiàn)在的IEC61850，走在了行業(yè)的前列。

最新的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)又加入了水電站、風(fēng)力發(fā)電廠的節(jié)點(diǎn)定義從而進(jìn)一步擴(kuò)展了標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍。IEC61850以節(jié)點(diǎn)的形式對保護(hù)裝置（LLNO、LPHD）進(jìn)行定義，同樣微機(jī)保護(hù)裝置的各個(gè)功能模塊（PIOC、PTOC、MMXU1、XCBR、GGI01等等）也以統(tǒng)一名稱格式進(jìn)行定義，這樣不同廠家保護(hù)裝置之間形成了無縫鏈接，使得裝置間互操作、信息共享成為現(xiàn)實(shí)。在裝置生成ICD文件后，提交給變電站自動(dòng)化廠家，由自動(dòng)化廠家將ICD文件加入到SSD文件中，最后生成SCD文件，這樣也就完成了裝置和PACADA之間的身份識(shí)別，有了身份識(shí)別以后，信息交互才能順利完成。

以東莞地鐵為例，35kV系統(tǒng)進(jìn)出線斷路器配置GE公司UR系列微機(jī)數(shù)字通信保護(hù)F35和微機(jī)光纖差動(dòng)保護(hù)L30；饋線（配電變，整流變，負(fù)荷開關(guān)）、母聯(lián)斷路器配置微機(jī)綜合保護(hù)裝置F650。對于母聯(lián)，F(xiàn)650不僅完成相應(yīng)保護(hù)，而且通過其靈活方便的PLC編程來完成母聯(lián)備自投功能。各開關(guān)柜本體保護(hù)由微機(jī)保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，柜間的聯(lián)跳、閉鎖功能以及之間的信息交互由裝置自帶61850功能實(shí)現(xiàn)，IEC61850方案基于GOOSE平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸功能，各裝置見的閉鎖和聯(lián)鎖邏輯不再需要二次回路接線，而且各類保護(hù)啟動(dòng)信息和故障信息等均可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的共享。為滿足各裝置間通信的需要，該交換機(jī)須與GE保護(hù)配套，其與PSCAA系統(tǒng)接口分界點(diǎn)應(yīng)在35kV裝置組網(wǎng)交換機(jī)的通信口外側(cè)。