黎月泰，王 龍

(國網(wǎng)寧夏電力有限公司 吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100)

0 引言

目前智能變電站大量的投入實現(xiàn)了站內(nèi)信息數(shù)字化、規(guī)約統(tǒng)一化、操作及告警智能化、運行狀態(tài)可視化[1]，但普遍存在占地面積大、效率低、保護(hù)裝置類型及數(shù)量多、調(diào)試維護(hù)難度大等問題。特別是合并單元、智能終端和過程層交換機的投入，增加了大量接口設(shè)備，與保護(hù)測控裝置間還需要使用大量光纖配線架及長距離光纜建立連接，光口多發(fā)熱量大。雖然實現(xiàn)了二次系統(tǒng)的全站信息數(shù)字化，但過于復(fù)雜，信息系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性還需進(jìn)一步驗證。如何減少設(shè)備體積，提高設(shè)備可靠性，降低運維成本與難度，成為亟需解決的問題。采用通用標(biāo)準(zhǔn)、易維護(hù)、實現(xiàn)統(tǒng)一采集信息、集中狀態(tài)監(jiān)測的就地化保護(hù)即可解決上述問題。

1 就地化保護(hù)的整體方案

就地化保護(hù)遵從IEC61850協(xié)議，保持“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，站控層包括監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、綜合應(yīng)用服務(wù)器等；間隔層包括繼電保護(hù)裝置、測控裝置、故障錄波器、網(wǎng)絡(luò)分析裝置、站域保護(hù)裝置、就地化保護(hù)智能管理單元等；過程層設(shè)備包括各間隔智能組件等[2]。就地化保護(hù)采用電纜直采直跳，取消了合并單元、智能終端與過程層交換機的使用，功能集成于保護(hù)裝置內(nèi)部，僅需中心交換機即可。保護(hù)裝置依然擁有GOOSE、SV組網(wǎng)的輸出功能，供故障錄波器、網(wǎng)絡(luò)分析裝置等使用。就地化保護(hù)的整體方案如圖1所示。

圖1 就地化保護(hù)的整體方案

2 就地化保護(hù)各間隔實施方案

2.1 線路保護(hù)方案

以220 kV線路雙重化配置就地化保護(hù)為例，其中單套線路就地化保護(hù)配置方案如圖2所示。

圖2 220 kV單套線路就地化保護(hù)配置方案

線路間隔包含線路保護(hù)裝置(雙套)、線路測控單元、母差子機(雙套)以及故障錄波子機。保護(hù)裝置集成合并單元、智能終端功能。每套保護(hù)裝置均具有完整主后備保護(hù)功能，并且采用電纜采集本間隔電流電壓、開關(guān)量信息，通過SV網(wǎng)絡(luò)發(fā)布本間隔電流、電壓數(shù)值信號[3-5]。采用電纜直接跳閘方式，通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)布跳閘等其他信號，并通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)訂閱其他相關(guān)信號(啟動失靈、閉鎖重合閘)。

2.2 主變保護(hù)方案

220 kV主變保護(hù)由保護(hù)主機和子機組成，涉及變壓器高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)、本體等，在高壓、中壓、低壓三側(cè)及本體處分別設(shè)置主變保護(hù)子機，本體處子機集成主機功能，再以環(huán)網(wǎng)的方式將主機與各子機連接。各側(cè)子機通過電纜采集電壓、電流、開關(guān)量，以電纜形式直接跳閘。主機包含所有保護(hù)功能及本體子機功能，主機通過環(huán)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運算，運算結(jié)果通過環(huán)網(wǎng)發(fā)送給子機?？玳g隔信息通過GOOSE網(wǎng)收發(fā)。220 kV主變就地化保護(hù)配置方案如圖3所示。

圖3 220 kV變電站主變就地化保護(hù)配置方案

2.3 母線保護(hù)方案

220 kV母線保護(hù)涉及220 kV母線上所有線路間隔、母聯(lián)及變壓器間隔，依據(jù)間隔配置母差子機，每個子機通過電纜采集本間隔的交流量與開關(guān)量，再以環(huán)網(wǎng)形式與母差主機連接，通過主機下行信息方式經(jīng)子機電纜執(zhí)行跳閘[6-8]。聯(lián)閉鎖信息(啟動失靈、失靈聯(lián)跳、遠(yuǎn)跳閉重)通過GOOSE網(wǎng)傳輸。220 kV母差保護(hù)配置方案如圖4所示。

圖4 220 kV母差保護(hù)配置方案

2.4 就地化保護(hù)智能管理單元

智能管理單元是智能變電站就地化保護(hù)的核心裝置，是全站保護(hù)裝置的人機接口，可以實時展示全站間隔采樣、告警信息、定值參數(shù)及軟壓板信息。能夠完成參數(shù)修改、定值整定和軟壓板投退功能，實現(xiàn)全站保護(hù)配置的全壽命周期管理，對CID、CCD等文件進(jìn)行備份，其信息調(diào)閱及發(fā)送通過MMS網(wǎng)傳輸。

3 效果評價

采用就地化保護(hù)的智能變電站與傳統(tǒng)智能變電站相比，其保護(hù)裝置與一次設(shè)備相鄰，采用就地端子箱安裝減去了匯控柜空調(diào)的安裝，無需通過監(jiān)控匯控柜溫濕度確定空調(diào)運行狀況，本間隔交流采樣與開入開出量均采用電纜傳輸?shù)姆绞?，跨間隔的信息(如閉鎖重合閘、啟動失靈等)通過GOOSE網(wǎng)傳輸。其優(yōu)勢在于采用就地化的方式縮短了電纜及光纜的距離，保護(hù)裝置與采樣和出口模塊的高集成度減少了保護(hù)裝置的數(shù)量，采用電纜采樣方式提高了可靠性，并且依舊保持智能變電站二次設(shè)備的全站數(shù)字化。

在數(shù)據(jù)信息處理分析方面，通過保護(hù)專網(wǎng)將信息上傳至智能管理單元，而無需在保護(hù)裝置上安裝液晶面板，其優(yōu)勢在于裝置不存在液晶花屏的故障，一定程度上降低了缺陷率，并且可以實時掌握全站的各種數(shù)字信息，修改參數(shù)信息等。就地化保護(hù)智能管理單元采用雙機雙網(wǎng)冗余配置，與監(jiān)控、遠(yuǎn)動相關(guān)的采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也擁有很高的可靠性和通用性。

在二次回路方面，采用標(biāo)準(zhǔn)航空插頭接口的方式。就地化保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)接口即插即用二次回路與傳統(tǒng)智能變電站連接方法相比簡便且不受光纖故障率高的影響，穩(wěn)定性更好。通過專用連接器，減少了回路的中間環(huán)節(jié)，提升可靠性與速動性，減少消缺故障查找范圍[9，10]。當(dāng)開展檢修作業(yè)時，更加集中的調(diào)試現(xiàn)場，以及裝置故障更換時高度的通用性使得現(xiàn)場工作更加簡便，提高了人員工作效率，減少停電時間。

由于就地化采用無防護(hù)安裝的方式，裝置具有IP67高防護(hù)等級、抗電磁干擾能力強、散熱能力強的優(yōu)點。其室外安裝的模式相比于傳統(tǒng)智能站室內(nèi)保護(hù)屏、室外匯控柜的模式，減小了繼電保護(hù)室的面積，加上一次GIS設(shè)備，使得變電站的占地面積更小。

4 結(jié)語

智能變電站采用就地化保護(hù)的方式可以真正實現(xiàn)全站信息集中監(jiān)控，設(shè)備狀態(tài)智能診斷。就地化充分結(jié)合了常規(guī)站與智能站的優(yōu)點，采用常規(guī)站電纜采樣跳合閘，采用SV、GOOSE組網(wǎng)與環(huán)網(wǎng)跨間隔連接，大量過程層設(shè)備的減少使得裝置間連接可靠，回路簡單。但就地化保護(hù)功能還需要實現(xiàn)裝置小型化、全密封機箱結(jié)構(gòu)、便于整體安裝、拆卸及更換等基本要求。