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劉昱彤

(資料圖)

中國南方電網(wǎng)廣東南海電力設(shè)計院工程有限公司

摘 要：

目前智能變電站存在虛回路難以維護，采樣值同步復(fù)雜；電氣二次設(shè)備功能縱向分布可靠性快速下降；過程層設(shè)備功能橫向耦合，業(yè)務(wù)相互影響；光口發(fā)熱，數(shù)據(jù)同步復(fù)雜等弊端。鑒于此，介紹了肇慶110 kV港口輸變電工程電氣二次專業(yè)中對縱向集成、小型化二次設(shè)備等智能化變電站新技術(shù)的試點應(yīng)用方案，希望能促進技術(shù)迭代，推動創(chuàng)新發(fā)展，總結(jié)積累經(jīng)驗及技術(shù)推廣應(yīng)用條件，形成有效模式，為探索南方電網(wǎng)智能變電站未來發(fā)展方向貢獻一份力量。

0 引言

南方電網(wǎng)公司提出全面打造“安全、可靠、綠色、高效”的智能電網(wǎng)，變電站作為電網(wǎng)的基礎(chǔ)運行單元，其智能化水平是影響智能電網(wǎng)建設(shè)成效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為落實南方電網(wǎng)智能電網(wǎng)“智能化、模塊化、集成化”的設(shè)計理念，本著趨勢明確、技術(shù)先進、方案合理、運維便捷的原則，開展智能變電站試點項目建設(shè)，通過試點項目促進技術(shù)迭代，推動創(chuàng)新發(fā)展，總結(jié)積累經(jīng)驗及技術(shù)推廣應(yīng)用條件，形成有效模式，指導(dǎo)南方電網(wǎng)智能變電站未來發(fā)展[1]。

電氣二次設(shè)備從早期的機械電磁式、晶體管式、集成電路式發(fā)展到微機自動化裝置，再到應(yīng)用數(shù)字化采樣、支持IEC 61850規(guī)約，經(jīng)歷了很長的發(fā)展時間。現(xiàn)如今的智能變電站，電氣二次設(shè)備仍然以面向間隔配置設(shè)備的方式為主，保護、自動化功能分層分布于間隔層、過程層、站控層多個裝置中，以實現(xiàn)信息數(shù)字化和數(shù)據(jù)共享。但智能變電站也存在很多問題：由于光纖連接復(fù)雜、虛端子配置工作量大，虛回路難以維護，采樣值同步復(fù)雜；電氣二次設(shè)備功能縱向分布可靠性快速下降；過程層設(shè)備功能橫向耦合，業(yè)務(wù)相互影響；光口發(fā)熱，數(shù)據(jù)同步復(fù)雜；每個間隔均配置保護裝置、測控裝置、合并單元或智能終端、錄波、計量等裝置，各裝置功能相互獨立，使得硬件配置重復(fù)、全站接線復(fù)雜、信息共享不充分、缺乏全站系統(tǒng)層的協(xié)調(diào)和功能優(yōu)化、投資成本大等。

本文主要介紹肇慶110 kV港口輸變電工程電氣二次專業(yè)中對縱向集成、小型化二次設(shè)備等智能化變電站新技術(shù)的試點應(yīng)用方案。

1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

肇慶110 kV港口變電站采用常規(guī)互感器+合并單元，實現(xiàn)數(shù)字化采樣；SV與GOOSE共同組網(wǎng)，實現(xiàn)信息共享，網(wǎng)采網(wǎng)跳。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

肇慶110 kV港口變電站采用“三層兩網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，三層分別為站控層、間隔層、過程層，兩網(wǎng)分別為站控層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用雙星型冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，配置MMS A、MMS B網(wǎng)；過程層網(wǎng)絡(luò)GOOSE網(wǎng)與SV網(wǎng)合并，采用雙星型冗余配置，實現(xiàn)通信環(huán)節(jié)N-1故障不影響任何一套保護功能。間隔保護采用直采直跳，跨間隔保護如主變保護、母差保護，通過過程層GOOSE+SV網(wǎng)絡(luò)采集電流、電壓、測量及控制信息，并通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)出跳閘報文，實現(xiàn)網(wǎng)采網(wǎng)跳。

站控層設(shè)備主要功能是通過網(wǎng)絡(luò)匯集全站的實時數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實時數(shù)據(jù)庫，并定時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入歷史數(shù)據(jù)記錄庫；按需要將有關(guān)實時數(shù)據(jù)信息送往調(diào)度端；接收電網(wǎng)調(diào)度或控制中心的控制調(diào)節(jié)命令并下發(fā)到間隔層、過程層執(zhí)行；具有全站操作閉鎖控制功能和站內(nèi)當?shù)乇O(jiān)控、人機聯(lián)系功能；具有對間隔層、過程層二次設(shè)備的在線維護、參數(shù)修改等功能。

間隔層配置主要設(shè)備包括各種保護裝置、測控裝置、智能錄波器、站域保護等，其主要功能是各個間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息的匯總；完成各種保護、自動控制、邏輯控制功能的運算、判別、發(fā)令；完成各個間隔及全站操作聯(lián)/閉鎖以及同期功能的判別；執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下通信傳輸功能，同時完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。

過程層主要設(shè)備為合并單元、智能終端以及保測合智一體化設(shè)備，其主要功能是完成設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測、控制命令的執(zhí)行等。

2 縱向集成

縱向集成方案是基于間隔硬件集成裝置，面向間隔將合并單元、智能終端、保護、測控等設(shè)備集成，就地布置，簡化間隔內(nèi)邏輯，實現(xiàn)跨間隔信息網(wǎng)絡(luò)共享，以間隔就地控制柜的形式實現(xiàn)與一次設(shè)備的標準化接口，預(yù)制光電纜連接，跨間隔信息網(wǎng)采網(wǎng)跳，信息共享，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，解決電氣二次設(shè)備面臨的難題。

肇慶110 kV港口變電站采用基于間隔硬件集成裝置，110 kV線路面向間隔將合并單元、智能終端、保護、測控等設(shè)備集成，就地布置，簡化間隔內(nèi)邏輯，跨間隔信息網(wǎng)絡(luò)共享。

3 小型化二次設(shè)備

集中布置，通過小型化設(shè)備組建二次設(shè)備柜，優(yōu)化整合屏位，實現(xiàn)標準化接口。網(wǎng)采網(wǎng)跳，信息共享，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

3.1 110 kV小型化母線保護方案

肇慶110 kV港口變電站配置一套110 kV小型化母線保護裝置，含110 kV分段過流保護功能，SV網(wǎng)絡(luò)采樣，GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘，采用4U高度19/2英寸插件式機箱。110 kV小型化母線保護方案如圖2所示。

現(xiàn)階段南方電網(wǎng)V2.1版智能變電站110 kV母線保護屏配置110 kV母線保護（含分段保護功能）1臺、打印機1臺；110 kV母線PT及分段測控屏配置110 kV母線PT測控裝置2臺、110 kV分段測控裝置1臺。

肇慶110 kV港口變電站110 kV母線保護屏配置110 kV小型化母線PT測控裝置1臺，110 kV小型化分段測控裝置1臺，110 kV小型化母線保護（含分段保護功能）1臺，網(wǎng)絡(luò)打印，對比南方電網(wǎng)V2.1版智能變電站節(jié)約1面屏柜、1臺110 kV母線PT測控裝置以及1臺打印機。

3.2 110 kV小型化主變保護方案

肇慶110 kV港口變電站主變配置雙重化的主、后一體小型化變壓器電氣量保護和一套本體非電量保護，本體非電量保護集成于本體智能終端，非電量保護采用就地直接電纜跳閘，信息通過本體智能終端上送過程層GOOSE網(wǎng)。主變保護屏內(nèi)取消打印機，改為采用網(wǎng)絡(luò)打印的方式，設(shè)備采用4U高度19/2英寸插件式機箱。110 kV小型化主變保護方案如圖3所示。

以單分支主變?yōu)槔?，現(xiàn)階段南方電網(wǎng)V2.1版智能變電站110 kV主變保護屏A配置主變保護1臺、打印機1臺；主變保護屏B配置主變保護1臺、打印機1臺；主變測控屏配置高壓側(cè)及本體測控裝置1臺、低壓側(cè)測控裝置1臺。

肇慶110 kV港口變電站110 kV主變保護屏A小型化主變保護1臺，小型化主變高壓側(cè)及本體測控1臺，小型化主變低壓側(cè)測控1臺，采用網(wǎng)絡(luò)打印；主變保護屏B小型化主變保護1臺，采用網(wǎng)絡(luò)打??；對比南方電網(wǎng)V2.1版智能變電站節(jié)約1面屏柜、2臺打印機。

4 其他智能化技術(shù)應(yīng)用

肇慶110 kV港口變電站作為南方電網(wǎng)示范工程，除縱向集成及小型化二次設(shè)備外，在該項目中還包括如表1所示的智能化試點應(yīng)用。

5 結(jié)語

縱向集成裝置，單裝置實現(xiàn)間隔保護、測控、合并單元/智能終端的功能，采樣環(huán)節(jié)少，響應(yīng)快速，裝置光口數(shù)量少，發(fā)熱量小，SCD工作量較少，集成和調(diào)試簡單清晰，節(jié)約了裝置數(shù)量，減少了交換機端口，減少了光纖量；小型化二次設(shè)備，減少了屏柜數(shù)量和裝置間電纜光纜長度，節(jié)約了占地面積，降低了造價成本。肇慶110 kV港口變電站中，縱向集成、小型化二次設(shè)備以及其他智能化應(yīng)用的試點，能夠促進技術(shù)迭代，推動創(chuàng)新發(fā)展，總結(jié)積累經(jīng)驗及技術(shù)推廣應(yīng)用條件，形成有效模式，為探索南方電網(wǎng)智能變電站未來發(fā)展方向貢獻一份力量。

審核編輯：湯梓紅