李青松

摘要：隨著我國近年來電力技術(shù)的發(fā)展，智能變電站已經(jīng)在越來越多地區(qū)的電網(wǎng)建設(shè)中得到了應(yīng)用。智能變電站不僅能夠使電網(wǎng)的輸送能力、穩(wěn)定性及可靠性得到提升，對變電站整體運營水平及資產(chǎn)管理水平的提升也具有十分積極的意義。文章對智能變電站關(guān)鍵設(shè)備及繼電保護系統(tǒng)進行了分析。

關(guān)鍵詞：智能變電站；關(guān)鍵設(shè)備；繼電保護系統(tǒng)；電力技術(shù)；智能電網(wǎng) 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM774 文章編號：1009-2374（2015）36-0067-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.032

1 概述

在現(xiàn)今電網(wǎng)建設(shè)中，智能變電站可以說已經(jīng)成為了一種趨勢，其不僅能夠使電網(wǎng)的輸送能力、穩(wěn)定性及可靠性得到提升，對變電站整體運營水平及資產(chǎn)管理水平的提升也具有著十分積極的意義。為了能夠使智能變電站具有更好的運行效果，就需要我們能夠做好其關(guān)鍵設(shè)備的掌握與調(diào)試工作。

2 智能變電站關(guān)鍵設(shè)備

2.1 設(shè)備層關(guān)鍵設(shè)備

設(shè)備層分為間隔層與過程層，該層設(shè)備的任務(wù)有以下四種：第一，實現(xiàn)閉鎖與間隔操作；第二，對數(shù)據(jù)進行采集、運算；第三，對所發(fā)出的命令優(yōu)先級進行控制；第四，通信功能的承上啟下，即同時實現(xiàn)站控層與過程層的網(wǎng)絡(luò)通信，且能夠在必要的情況下使上下網(wǎng)絡(luò)接口都實現(xiàn)雙口全雙工，在使信息通道冗余度進行提升的同時使網(wǎng)絡(luò)通信具有更高的可靠性。而根據(jù)我國現(xiàn)今變電站設(shè)備的現(xiàn)狀與技術(shù)要求，設(shè)備層所具有的關(guān)鍵設(shè)備主要有變壓器智能組件、保護測控一體化裝置、超高壓油氣套管及配套智能監(jiān)測裝置、電子式互感器及測控裝置等。

2.2 系統(tǒng)層關(guān)鍵設(shè)備

系統(tǒng)層任務(wù)有：第一，通過網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用對變電站運行過程的各項數(shù)據(jù)信息進行刷新、匯總，定期登錄歷史數(shù)據(jù)庫；第二，根據(jù)相關(guān)規(guī)定將電站數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行幕蛘哒{(diào)度中心；第三，接受控制、調(diào)度中心所發(fā)出的控制命令，并將其傳輸?shù)竭^程層與間隔層執(zhí)行；第四，實現(xiàn)在線可編程閉鎖控制功能；第五，實現(xiàn)站內(nèi)人機聯(lián)系與監(jiān)控功能；第六，對系統(tǒng)過程層與間隔層實現(xiàn)在線維護與參數(shù)的修改。關(guān)鍵設(shè)備方面，系統(tǒng)層主要有信息平臺監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄裝置、時間同步系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)故障定位系統(tǒng)等。

2.3 技術(shù)支持設(shè)備

在該類型設(shè)備中，主要具有系統(tǒng)調(diào)試與組態(tài)工具、變電站設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)、多態(tài)巡檢消防系統(tǒng)及數(shù)字化裝置檢驗評估設(shè)備等。

3 智能變電站繼電保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

3.1 情況概述

我國南部某城市電站，其220kV側(cè)一次主接線為雙母單分段方式進行接線，所具有的三段母線分別稱之為IA、II、IB母線。220kV線路方面，其共有8回，線路編號分別為2D53、2D54、2D59、2D60、2D14、2D13、4D49等。目前，已經(jīng)投入了一臺容量為240MVA的主變，在未來計劃逐漸擴增為3臺主變。

3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)，智能變電站可以分為間隔層、過程層與站控層。其中，間隔層具有測量裝置及保護裝置等電站保護室內(nèi)設(shè)備；站控層具有后臺設(shè)施與相關(guān)的監(jiān)控設(shè)備。在間隔層同站控層之間，一般是通過ACSI接口到傳輸控制協(xié)議與報文規(guī)范映射的方式進行，而過程層則主要具有智能終端與不同類型的合并單元等。對這部分設(shè)備來說，其在具體應(yīng)用中會通過SV網(wǎng)、間隔層設(shè)備與GOOSE對數(shù)據(jù)交換進行實現(xiàn)，并通過過程層設(shè)備與電纜對一次設(shè)備實現(xiàn)連接。具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

3.3 過程層網(wǎng)絡(luò)

繼電保護系統(tǒng)工作開展的目的，就是當(dāng)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)出現(xiàn)異常情況、出現(xiàn)較強烈波動時能夠以較為可靠、靈敏及具有選擇性的方式對故障進行盡快切除，以此在保證整個電力系統(tǒng)一直處于安全、穩(wěn)定運行狀態(tài)的同時盡可能地降低因故障引起的損失。在智能變電站中，則由光纖數(shù)字信號對較為傳統(tǒng)的電信號傳輸方式進行了取代，而為了能夠使繼電保護裝置具有更好的可靠性及實時性，母差保護裝置與線路保護等部分一般都會選擇“直采直跳”的方式進行，以此保證采樣值傳輸與出口跳閘不會通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，而是通過光纖的應(yīng)用實現(xiàn)點到點的信息傳輸，在此過程中，母差保護與線路保護則會分別從相關(guān)單元上對采樣值進行獲取，如果期間產(chǎn)生了保護動作，則會以獨立的方式向智能終端操作箱對跳閘指令進行發(fā)送。在該220kV變電站網(wǎng)絡(luò)中，智能終端與合并單元所收發(fā)的“直采直跳”信號都會先通過光纖配線盒過渡之后再與目標(biāo)保護裝置實現(xiàn)連接，而其他類型的GOOSE信號如啟動失靈、開關(guān)量輸入輸出信號及閉鎖重合閘信號等則需要通過過程層實現(xiàn)傳輸。如果系統(tǒng)裝置對計量與測量工作實時性沒有較高的要求，不同位置信號、采樣值與告警信號則可以通過GOOSE網(wǎng)與SV網(wǎng)進行傳輸，以此對數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃宰龀霰Ｕ稀?/p>

在圖2中，我們可以看到，A、B套在保護與連接方面相同，且母線間隔同其他線路間隔在連接方面也具有著相同的特征。同時，在該系統(tǒng)中，220kV母線合并單元A位于IA母線電壓互感器內(nèi)部，負(fù)責(zé)對IA、II及IB母壓變電壓采樣量的搜集并以光纖的方式將其傳輸給A套測量裝置與不同保護。而合并單元B則處于220kV IB母線壓變內(nèi)，負(fù)責(zé)對IA、II及IB母壓變電壓采樣量的搜集并以光纖形式將其傳輸給測量B套裝置與各保護。這兩套網(wǎng)絡(luò)在運行過程中完全獨立，以此保證220kV裝置具有雙重的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。

3.4 主變過程層網(wǎng)絡(luò)

智能變電站主變運行涉及到高中低壓三測，因此在其過程層網(wǎng)絡(luò)同220kV間都具有信息互換。對不同跳閘信號與電壓等級采樣，依然對直采直跳方式進行了運用，即該信號線通過1號主變光纖配線傳輸?shù)阶儔浩鞅Ｗo母差保護中，且非電量保護也通過這種方式傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中，通過智能終端對相關(guān)命令進行收發(fā)。

4 繼電保護調(diào)試

4.1 光纖調(diào)試與維護

光纖是智能變電站建設(shè)中非常重要的一項設(shè)備，如果變電站沒有做好光纖的驗收與調(diào)試，則很可能因此使后續(xù)工作受到非常大的影響。對此，則需要根據(jù)以下方式對光纖進行調(diào)試：第一，要保證用一備一的方式配置光纖，如果光纖發(fā)生損壞情況，則可及時使用備用光纖而不會使線路受到影響；第二，對每條光纖芯都需要做好光衰耗測試工作，并對測試結(jié)果做好記錄，通過這部分信息的掌握，電站在未來運行中如果出現(xiàn)GOOSE或者SV中斷，則能夠以有針對性的方式對其排查；第三，需要對光纖的彎曲情況做好檢查，避免由于彎折過度對其造成損壞。同時，在實際安裝時，也需要將光纖以適當(dāng)?shù)慕嵌缺P繞在儲纖盒內(nèi)；第四，需要做好光纖盒與光纖頭的防塵且備用芯也需要套好保護套；第五，為了便于日后維護，則需要做好光纖的編號工作，并標(biāo)明其走向、用途等信息；第六，在日常停電檢修時，需要做好光纖端頭的清潔。

4.2 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測調(diào)試

網(wǎng)絡(luò)報文記錄儀是一種非常適合智能變電站應(yīng)用的監(jiān)測設(shè)備，能夠在對站控層與過程層通信報文進行準(zhǔn)確記錄的基礎(chǔ)上對這部分報文進行全面的分析工作，以此在站內(nèi)出現(xiàn)故障、異常時及時地發(fā)出報警信號。一般來說，在變電站保護裝置的電壓采樣、跳閘及電流都需要以網(wǎng)絡(luò)的形式進行實現(xiàn)，而這就對GOOSE及SV的性能與質(zhì)量提出了較高的要求。對常規(guī)變電站來說，其由于工具方面的限制，不能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進行監(jiān)測，而僅僅能夠判斷網(wǎng)絡(luò)是否暢通，而在智能變電站中，則能夠?qū)υ擁椆δ苓M行實現(xiàn)，在具體調(diào)試方面，內(nèi)容則主要有分析統(tǒng)計功能測試、網(wǎng)絡(luò)報文分析功能測試及網(wǎng)絡(luò)報文監(jiān)視等。通過網(wǎng)分方式的應(yīng)用，能夠有效幫助我們實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的二次檢修，即在電網(wǎng)運行過程中，如果網(wǎng)分發(fā)出告警信息，則需要維護人員能夠及時找尋問題原因。

4.3 虛端子分析

智能變電站站控層與過程層網(wǎng)絡(luò)上信號我們稱之為虛端子。在常規(guī)變電站中，其在電壓、電流電氣量采集及隔離開關(guān)控制方面都需要借助電纜實現(xiàn)，而在智能變電站中，其合并單元、智能終端與保護裝置間則主要由GOOSE與SV實現(xiàn)，即通過網(wǎng)絡(luò)虛端子方式實現(xiàn)連接。對該虛端子來說，其是一種源于裝置的ICD文件，由引用、編號與描述這三部分組成。在對電站繼電保護實際進行驗收前，則需要做好虛端子表的審查，通過該方式的應(yīng)用，能夠?qū)θ颈Ｗo、測控間的關(guān)系進行了解，進而對可能存在的誤動與拒動問題進行解決。

5 結(jié)語

在上文中，我們對智能變電站關(guān)鍵設(shè)備及繼電保護系統(tǒng)進行了一定研究與分析，通過對關(guān)鍵設(shè)備、繼電保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運行方式的了解及對調(diào)試重點的掌握，將更好地實現(xiàn)智能變電站的穩(wěn)定、高效運行。

參考文獻

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）