智能變電站二次回路的實現(xiàn)方式研究

謝威，樊芮，孫健

（1.國網(wǎng)湖南省電力有限公司檢修公司；2.國網(wǎng)湖南省電力有限公司供電服務(wù)中心（計量中心）；3. 智能電氣測量與應(yīng)用技術(shù)湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410004）

1 智能變電站光路結(jié)構(gòu)

相比傳統(tǒng)的綜合自動化變電站，智能變電站通過就地化、數(shù)字化的方式采集二次量，常規(guī)二次電纜被傳遞數(shù)字量的光纜所替代，增加了二次過程層設(shè)備。智能變電站二次設(shè)備間采用光纖以及網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸與通信，從而取代常規(guī)二次電纜回路。如圖1 典型光回路結(jié)構(gòu)圖所示，現(xiàn)有的智能站大部分采用互感器、合并單元、智能終端模式設(shè)計，兩者已成為智能變電站的重要接口設(shè)備，實現(xiàn)了電模擬量信號與光數(shù)字量信號的轉(zhuǎn)換。智能變電站中的智能終端擁有控制及信號傳輸?shù)墓δ?，等同于代替了常?guī)變電站所具有的操作箱。一方面智能終端將斷路器、隔離刀閘以及接地刀閘等設(shè)備位置接點信息和儲能、壓力等本體硬接點模擬信號轉(zhuǎn)化為光數(shù)字信號（即GOOSE 報文），通過光纖分別上傳至間隔層保護設(shè)備、后臺監(jiān)控、故障錄波及網(wǎng)絡(luò)分析等應(yīng)用；另一方面，它將來自保護的跳合閘控制和遙控GOOSE 信號轉(zhuǎn)化成常規(guī)的電控制信號，以硬接點的形式，通過控制電纜實現(xiàn)對一次設(shè)備的測量、監(jiān)視、控制等功能。

生藥智能變電站采用GOOSE 點對點直跳的形式確保開關(guān)在保護動作時實現(xiàn)可靠動作。間隔層由測控、保護、錄波、計量等設(shè)備和間隔層通信總線共同組成。間隔層的設(shè)備通過過程層總線，接收設(shè)備的SV、GOOSE 信息，從而實現(xiàn)控制互鎖、互操作過程層設(shè)備的功能。各間隔的保護設(shè)備之間，通過間隔層交換機或中心交換機取得聯(lián)系，完成啟動失靈、解復(fù)壓閉鎖和發(fā)遠跳令等功能。同時，智能變電站通過站控層交換機與各保護測控裝置進行聯(lián)系，實現(xiàn)了后臺監(jiān)控、遠動及高級應(yīng)用等功能。

2 智能站和常規(guī)站的典型二次回路對比分析

在智能站中，除電源回路外，常規(guī)意義上的以二次接線為其表現(xiàn)形式的二次回路已經(jīng)基本不存在。被虛擬化的二次回路給二次系統(tǒng)工作帶來了一定難度，如二次回路的排查、故障分析等，由于沒有具體的二次回路圖紙，增加了一定的工作難度。因此，有必要對智能變電站和常規(guī)站的二次回路進行詳細的對比分析。本節(jié)以生藥智能變電站220kV 側(cè)二次虛回路和常規(guī)站典型二次回路為對比分析對象，主要分析智能站與常規(guī)站二次回路的差異所在。

2.1 電壓電流回路分析

（1）電壓回路。如圖1 所示。常規(guī)站中保護、測量、計量及零序電壓的采集，由一次側(cè)母線PT4 個繞組經(jīng)電纜接至PT 端子箱，最后接至PT 并列屏，A 套保護和測量電壓共用1 個繞組，B 套保護、計量及零序電壓分別單獨用1 個繞組，然后再經(jīng)電纜將I 母及II 母電壓送至保護及測控裝置使用，計量電壓和零序電壓分別送至對應(yīng)的采集裝置。

圖1 常規(guī)站電壓回路結(jié)構(gòu)示意圖

（2）電流回路。220KV 線路間隔為雙重化配置保護，在常規(guī)站中，從TA 本體6 個繞組對應(yīng)雙套配置的線路、母線保護、測量以及計量裝置，通過電纜接入端子箱，再分別送至對應(yīng)的保護裝置，其交流回路聯(lián)結(jié)關(guān)系為TA 本體接線盒—TA 端子箱—線路、母差保護、測控以及計量屏。

2.2 保護回路

智能站和常規(guī)站保護回路包括跳合閘回路、啟動失靈回路、開入開出回路以及遠跳回路。智能站與常規(guī)站中保護裝置的邏輯判斷動作原理相同，區(qū)別在于常規(guī)保護動作時，各開入接收、開出輸出通過常閉點斷開、常開點閉合導(dǎo)通并將二次回路斷開來實現(xiàn)，而在智能站中，則是將智能終端的跳1、跳2、跳3 開入虛端子與保護裝置的跳A、跳B、跳C 開出虛端子相連，其接收到跳閘指令后再動作，完成保護跳閘回路，合閘回路類似。同樣保護開入由保護裝置開入虛端子與智能終端開出虛端子連接而實現(xiàn)，智能終端相當于回路中的橋梁，能夠承上啟下，保護裝置與一次設(shè)備電氣量通過它建立聯(lián)系。若將智能終端看作具有簡單邏輯功能的保護裝置，那么保護回路與常規(guī)變電站將是完全相同的，包括保護跳閘回路、重合閘回路、TJR 回路、開關(guān)位置監(jiān)視回路。

2.3 特殊回路

“六統(tǒng)一”常規(guī)站線路保護裝置有“閉鎖重合閘”和“壓力低閉鎖重合閘”兩個開入點，其中閉鎖重合閘的開入采用“手合接點”、“不啟動重合三跳接點”、“操作箱失電”、“手跳”。壓力低閉鎖重合閘開關(guān)量輸入采用操作箱內(nèi)的斷路器操動機構(gòu)“壓力低閉鎖重合閘接點”。

220kV 智能站與常規(guī)站最大的區(qū)別在于智能終端雙重化，而常規(guī)站中操作箱只有1 個，因此不僅在重合閘回路中稍有區(qū)別，同時也存在于閉鎖重合閘回路中。因斷路器通常只有1 組合閘線圈，不能與雙重化配置的智能終端一一對應(yīng)，為簡化回路，固定由第1 套智能終端進行合閘，第2 套智能終端發(fā)出重合閘出口接點，也接入第1 套智能終端的合閘回路；第2 套智能終端內(nèi)的合閘回路備用，跳位監(jiān)視回路通過接入斷路器常閉輔助接點來解決。

智能站中閉鎖重合閘可以在線路保護和智能終端上來實現(xiàn)，保護裝置收到閉鎖重合閘GOOSE 后，重合閘不動作，智能終端在有閉鎖重合閘開入后，重合閘GOOSE 不對應(yīng)，也達到了閉鎖作用。因此針對雙重化配置智能終端時，應(yīng)具有同時輸出至另一套智能終端的閉重觸點，防止另一套智能終端誤重合。

3 智能變電站在檢修工作上帶來的轉(zhuǎn)變

（1）常規(guī)變電站中，后臺系統(tǒng)的保護功能是按照“硬壓板”的形式，在后臺界面中所實現(xiàn)，而如今在智能站中轉(zhuǎn)變?yōu)椤败泬喊濉钡男问?，僅保留了檢修硬壓板，因此也對檢修工作和安措執(zhí)行帶來了不一樣的方式。

（2）常規(guī)站中一般單裝置異常的影響范圍僅限于本裝置，只需停用本裝置即可。而智能站中的合并單元、智能終端以及交換機等公用設(shè)備有異常時，影響與之相關(guān)聯(lián)的設(shè)備，尤其是合并單元異常時，可能需要退出與之關(guān)聯(lián)保護。

（3）常規(guī)站采用短接CT 回路、斷開PT 回路、退出口硬壓板、解除電纜接線等。而智能站二次檢修的安措實施方案一般采用退軟壓板、投檢修壓板、拔光纖的方式。同時，為加強安全性，防止直采斷鏈未閉鎖而導(dǎo)致母差誤跳運行開關(guān)，一般按一拔直跳、二拔組網(wǎng)、三拔直采的順序拔纖，只有在單間隔二次設(shè)備連接的間隔交換機上，才會采用拔級聯(lián)光纖的方式，以徹底隔斷運行間隔的過程層的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。

（4）智能設(shè)備檢修硬壓板投入后，設(shè)備會進入檢修狀態(tài)，并發(fā)出綁定“TEST 置1”檢修品質(zhì)位的數(shù)據(jù)流，接收到的數(shù)據(jù)流一定要具有相同的檢修品質(zhì)，才會實現(xiàn)對應(yīng)的功能，否則設(shè)備將判別為采樣或開入量“狀態(tài)不一致”，對應(yīng)屏蔽功能。

（5）根據(jù)故障信息，確定故障回路。在現(xiàn)場通過發(fā)現(xiàn)的故障信息，如調(diào)取后臺報文、故障錄波報文、網(wǎng)絡(luò)分析儀報文等信號，根據(jù)該智能站具體的二次回路的具體光回路結(jié)構(gòu)，可以判斷故障出現(xiàn)在具體的哪個回路。

4 結(jié)語

本文主要以220kV 生藥智能變電站和常規(guī)站220kV 側(cè)的二次系統(tǒng)為分析對象，將智能變電站的二次虛回路和常規(guī)站的二次傳統(tǒng)回路進行了較為詳細的對比分析，包括描述了常規(guī)站中主要二次回路構(gòu)成、智能站中電壓回路、電流回路、跳合閘回路、啟動失靈等主要回路中SV、GOOSE 信號發(fā)送和接收實現(xiàn)方式以及虛端子的連接情況。在對比分析的基礎(chǔ)上，進而對智能變電站的二次回路的故障排查給出了幾點建議。本文分析了實際工程中智能站二次回路實現(xiàn)方式的變化，可為后續(xù)智能站的二次回路設(shè)計、故障分析排查以及未來發(fā)展提供一定的參考和借鑒。