淺談智能變電站關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備的運(yùn)維

周　勇（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司）

淺談智能變電站關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備的運(yùn)維

周勇（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司）

近幾年，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和規(guī)模不斷擴(kuò)大，江西九江供電公司陸續(xù)投運(yùn)了220kV和110kV智能變電站，由于智能變電站的一、二次設(shè)備及日常運(yùn)維、操作、檢修等與常規(guī)變電站有很大的不同。一線變電運(yùn)維、檢修人員業(yè)務(wù)技能難以滿足智能變電站發(fā)展的步伐，這就迫使變電運(yùn)維、檢修人員加強(qiáng)對(duì)智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的學(xué)習(xí)。本文結(jié)合日常實(shí)際工作進(jìn)行了一些智能變電站關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備一些概念及工作原理總結(jié)歸納，并進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述。

IEC61850；電子式電流互感器；合并單元；智能終端與GOOSE

1　引言

（1）智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)中實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化和控制的核心平臺(tái)之一是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。主要分為站控層、間隔層、過(guò)程層。

（2）智能變電站與傳統(tǒng)變電站的差異主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一次設(shè)備智能化、設(shè)備檢修狀態(tài)化，以及二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化。關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備主要包括：IEC61850、電子式電流互感器合并單元智能終端與GOOSE等

2　IEC61850

（1）IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域唯一的全球通用標(biāo)準(zhǔn)。它通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了智能變電站的工程運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)化。使得智能變電站的工程實(shí)施變得規(guī)范、統(tǒng)一和透明。不論是哪個(gè)系統(tǒng)集成商建立的智能變電站工程都可以通過(guò)SCD（系統(tǒng)配置）文件了解整個(gè)變電站的結(jié)構(gòu)和布局，對(duì)于智能化變電站發(fā)展具有不可替代的作用。

（2）IEC61850的特點(diǎn)是：①面向?qū)ο蠼?；②抽象通信服?wù)接口；③面向?qū)崟r(shí)的服務(wù)；④配置語(yǔ)言；⑤整個(gè)電力系統(tǒng)統(tǒng)一建模。

3　電子式電流互感器

（1）一種裝置，由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)電壓或電流傳感器組成，用以傳輸正比于被測(cè)量的量，供給測(cè)量?jī)x器、儀表和繼電保護(hù)或控制裝置。

（2）目前智能變電站一次設(shè)備智能化主要體現(xiàn)在電子式互感器上，電子式互感器具有優(yōu)良的性能，采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或組網(wǎng)的方式傳輸數(shù)據(jù)，很好的適應(yīng)了智能變電站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展。

4　合并單元

（1）合并單元是互感器與二次設(shè)備接口的關(guān)鍵裝置。有兩方面作用：①數(shù)據(jù)合并，同時(shí)接受并處理電流互感器和電壓互感器的輸出信號(hào)，并按IEC60044-8或IEC61850-9-2的要求輸出信號(hào)；②數(shù)據(jù)同步，電流互感器和電壓互感器相互獨(dú)立，其同步的實(shí)現(xiàn)由合并單元完成。

（2）不同的測(cè)控裝置及保護(hù)裝置根據(jù)自己的需求從合并單元獲取一次側(cè)電流電壓信息。合并單元在一定程度上實(shí)現(xiàn)了過(guò)程層數(shù)據(jù)的共享和數(shù)字化，做為智能站間隔層、站控層設(shè)備的數(shù)據(jù)來(lái)源，作用十分重要。

（3）合并單元的基本工作原理

合并單元的交流模件從互感器采集模擬量信號(hào)，對(duì)一次互感器傳輸?shù)碾姎饬窟M(jìn)行合并和同步處理。母線合并單元稱為一級(jí)合并單元，間隔合并單元稱為二級(jí)合并單元。二級(jí)合并單元接收一級(jí)合并單元級(jí)聯(lián)的數(shù)字量采樣，再通過(guò)插值法對(duì)模擬量信號(hào)和數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行同步處理。同步處理的作用是消除模擬量采樣與數(shù)字量采樣之間的延時(shí)誤差，從而消除相位誤差。對(duì)于需要做電壓并列和切換的合并單元，需采集開(kāi)關(guān)量信號(hào)（斷路器、隔刀位置）。裝置完成并列、切換功能后，將采樣數(shù)據(jù)以IEC61850-9-2或IEC60044-7/8格式輸出。在組網(wǎng)模式下，為了使不同合并單元的采樣數(shù)據(jù)能夠同步，還需接入同步信號(hào)。

圖1　合并單元原理圖

5　智能終端與GOOSE

（1）一種智能組件。與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測(cè)控等二次設(shè)備采用光纖連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備（如：斷路器、刀閘、主變壓器等）的測(cè)量、控制等功能。對(duì)上采用GOOSE數(shù)字化接口，和間隔層設(shè)備進(jìn)行通信；對(duì)下采用常規(guī)電纜，和一次設(shè)備進(jìn)行接口。

（2）功能：①具有斷路器操作功能：接收保護(hù)裝置跳合閘命令，具有跳合閘回路及回路監(jiān)視、具有電流保持功能、具有跳合閘壓力閉鎖及其它閉鎖功能，位置信號(hào)及狀態(tài)信號(hào)合成；②具有測(cè)控功能：遙信開(kāi)關(guān)量輸入、遙控；溫濕度測(cè)量；③具有自檢功能：基礎(chǔ)自檢功能、狀態(tài)監(jiān)測(cè)

（3）智能終端的分類根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，智能終端大致可分為如下四類：

①分相智能終端：用于分相開(kāi)關(guān)間隔；②三相智能終端：用于三相開(kāi)關(guān)間隔；③PT智能終端：用于PT的信號(hào)采集及控制；④變壓器智能終端：用于變壓器間隔；

（4）智能終端工作原理：智能終端通過(guò)開(kāi)關(guān)量采集模塊采集開(kāi)關(guān)、刀閘、變壓器等設(shè)備的信號(hào)量，通過(guò)模擬量小信號(hào)采集模塊采集環(huán)境溫濕度等直流模擬量信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)處理后，以GOOSE報(bào)文形式輸出。智能終端還接收間隔層發(fā)來(lái)的GOOSE命令，這些命令包括保護(hù)跳合閘、閉鎖重合閘、遙控開(kāi)關(guān)/刀閘、遙控復(fù)歸等。裝置在接收到命令后執(zhí)行相應(yīng)操作。同時(shí)，智能終端還具備操作箱功能，支持就地手動(dòng)的開(kāi)關(guān)操作。

圖2　智能終端原理圖

（5）GOOSE概念：面向?qū)ο蟮耐ㄓ米冸娬臼录℅eneric objectoriented substation event）是IEC61850定義用于快速和可靠傳送變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)時(shí)性要求高的信息事件的通信模型。

（6）GOOSE與智能終端

①GOOSE跳合閘：接收保護(hù)和測(cè)控裝置送來(lái)的GOOSE命令，對(duì)斷路器、隔離刀閘和接地刀閘進(jìn)行分合閘操作。②斷路器操作回路：具有傳統(tǒng)操作回路功能，如跳合閘電流保持、回路監(jiān)視等。③GOOSE遙信：采集開(kāi)關(guān)量信號(hào)，通過(guò)GOOSE上送給保護(hù)和測(cè)控裝置。④GOOSE遙測(cè)：采集4～20mA或0～5V模擬量信號(hào)，通過(guò)GOOSE上送給測(cè)控裝置。

6　合并單元與智能終端的保護(hù)壓板（含軟壓板）日常運(yùn)維操作原則及注意事項(xiàng)

（1）處于“運(yùn)行”狀態(tài)的合并單元、保護(hù)裝置、智能終端不得投入檢修硬壓板。

①誤投合并單元檢修硬壓板，保護(hù)裝置將閉鎖相關(guān)保護(hù)功能；

②誤投智能終端檢修硬壓板，保護(hù)裝置跳合閘命令將無(wú)法通過(guò)智能終端作用于斷路器；

③誤投保護(hù)裝置檢修硬壓板，保護(hù)裝置將被閉鎖。

（2）合并單元檢修硬壓板操作原則

①操作合并單元檢修硬壓板前，應(yīng)確認(rèn)所屬一次設(shè)備處于檢修狀態(tài)或冷備用狀態(tài)，且所有相關(guān)保護(hù)裝置的SV軟壓板已退出，特別是仍繼續(xù)運(yùn)行的保護(hù)裝置。

②一次設(shè)備不停電情況下進(jìn)行合并單元檢修時(shí)，應(yīng)在對(duì)應(yīng)的所有保護(hù)裝置處于“退出”狀態(tài)后，方可投入該合并單元檢修硬壓板。

（3）智能終端檢修硬壓板操作原則

①操作智能終端檢修硬壓板前，應(yīng)確認(rèn)所屬斷路器處于分位，且所有相關(guān)保護(hù)裝置的GOOSE接收軟壓板已退出，特別是仍繼續(xù)運(yùn)行的保護(hù)裝置。

②一次設(shè)備不停電情況下進(jìn)行智能終端檢修時(shí)，應(yīng)確認(rèn)該智能終端跳合閘出口硬壓板已退出，且同一設(shè)備的兩套智能終端之間無(wú)電氣聯(lián)系后，方可投入該智能終端檢修硬壓板。

（4）其他注意事項(xiàng)

保護(hù)裝置檢修硬壓板操作前，應(yīng)確認(rèn)與其相關(guān)的在運(yùn)行保護(hù)裝置所對(duì)應(yīng)的GOOSE接收、GOOSE發(fā)送軟壓板已退出。

斷路器檢修時(shí)，應(yīng)退出在運(yùn)保護(hù)裝置中與該斷路器相關(guān)的SV軟壓板和GOOSE接收軟壓板。

操作保護(hù)裝置SV軟壓板前，應(yīng)確認(rèn)對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備已停電或保護(hù)裝置GOOSE發(fā)送軟壓板已退出。否則，誤退保護(hù)裝置“SV軟壓板”，可能引起保護(hù)誤、拒動(dòng)。

另：部分廠家的保護(hù)裝置“SV軟壓板”具有電流閉鎖判據(jù)，當(dāng)電流大于門(mén)檻值時(shí)，不允許退出“SV軟壓板”。因此，對(duì)于此類裝置，在一次設(shè)備不停電情況下進(jìn)行保護(hù)裝置或合并單元檢修時(shí)，“SV軟壓板”可不退出。

7　結(jié)語(yǔ)

綜上所述智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基石和重要支撐，是今后電網(wǎng)發(fā)展的主要方向，掌握好智能變電站相關(guān)知識(shí)對(duì)從事變電相關(guān)專業(yè)人員具有重要的意義。

[1]智能變電站技術(shù)與應(yīng)用.中國(guó)電力出版社.

[2]IEC61850應(yīng)用入門(mén).中國(guó)電力出版社.

[3]智能變電站技術(shù)與實(shí)踐.中國(guó)電力出版社.

[4]智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)原理與應(yīng)用技術(shù).中國(guó)電力出版社.

[5]智能變電站軟壓板實(shí)訓(xùn)教材.國(guó)電南瑞.

TM73

A

2095-2066（2016）31-0077-02

2016-10-19