王文學(xué)

【摘要】現(xiàn)代信息、通信、控制和測量技術(shù)快速發(fā)展為發(fā)展智能電網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。河北電力公司白洋淀220kV變電站作為新型的數(shù)字化變電站，是由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，通過IEC61850通信規(guī)約，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；數(shù)字化變電站；電子式互感器；智能控制箱；GOOSE

可再生能源、分布式能源快速發(fā)展，需要用智能化的技術(shù)和手段應(yīng)對各種挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代信息、通信、控制和測量技術(shù)快速發(fā)展為發(fā)展智能電網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。智能電網(wǎng)利用傳感、嵌入式處理、數(shù)字化通信和IT技術(shù)，使電網(wǎng)可觀測，可控制和自動化，從而打造更加清潔、高效、安全、可靠的電力系統(tǒng)。

數(shù)字化變電站建設(shè)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，下面我們就以河北省電力公司的220kV白洋淀數(shù)字化變電站為例，對我國數(shù)字化變電站的建設(shè)與運(yùn)行方面進(jìn)行探討。

220kV白洋淀數(shù)字化變電站是河北南網(wǎng)的第一座220kV數(shù)字化變電站，是由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，通過IEC61850通信規(guī)范，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。

白洋淀變電站分為三個電壓等級：220kV、110kV、35kV。全站除380V配電裝置外，全部采用智能化一次設(shè)備（電子式互感器（EVCT/EVT）、合并器、智能終端等）；全站保護(hù)測控采用IEC61850規(guī)約，使用MMS網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，采用光纖通信技術(shù)全面取代了開關(guān)場地到保護(hù)屏間的電纜硬連接。35kV母線保護(hù)、低周低壓減載裝置、主變過負(fù)荷裝置跳35kV各間隔采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制和跳閘技術(shù)。35k保護(hù)裝置采用光纖以太網(wǎng)接站控層網(wǎng)絡(luò)。

下面我們就以220kV線路間隔為例介紹電子式互感器、遠(yuǎn)端模塊、合并單元、及保護(hù)裝置的功能及之間的聯(lián)系。

1.電子式互感器、遠(yuǎn)端模塊

目前在電力系統(tǒng)獲得廣泛應(yīng)用的是電磁式電流、電壓互感器。隨著電力系統(tǒng)向大容量，高電壓等級方向發(fā)展，傳統(tǒng)的電磁式互感器逐漸暴露出許多缺點(diǎn)。主要有：

絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，尺寸大，支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜；測量精度低；存在鐵磁共振和磁飽和等問題；存在二次線圈開路而產(chǎn)生高壓的危險。

隨著電子技術(shù)和光纖通訊的快速發(fā)展，有源電子式互感器在技術(shù)上也獲得長足進(jìn)步，并有部分產(chǎn)品在現(xiàn)場應(yīng)用。與傳統(tǒng)互感器相比，電子式互感器具有如下諸多優(yōu)點(diǎn)：高低壓側(cè)隔離，絕緣簡單，性價比高；不含鐵芯，消除鐵磁諧振和磁飽和等問題；抗電磁干擾性能好，無二次線圈開路高壓危險；測量精度高，動態(tài)范圍大。白洋淀220kV線路采用是南瑞繼保生產(chǎn)的PCS-9250-EGI-220-600電子互感器，

遠(yuǎn)端模塊與相應(yīng)的電子式互感器配置，電子式互感器將其采集的電壓、電流傳遞給其對應(yīng)的遠(yuǎn)端模塊，這樣遠(yuǎn)端模塊就采集了采集一相保護(hù)電流、測量電流和測量電壓；由于220kV一次GIS罐體部分不是三相共箱，則一個遠(yuǎn)端模塊NR1454A同時分別與一路Rogowski線圈，一路低功率鐵心線圈和一路電容分壓環(huán)的輸出連接，則一個線路間隔的三相模擬量通過三個遠(yuǎn)端模塊的三根光纖輸出給合并單元PCS-221A。

2.合并單元

254線路間隔采用南瑞繼保生產(chǎn)的PCS-221A電子式互感器線路合并單元，在線路間隔中，一臺合并單元完成一個線路間隔的全部模擬量的采集，同時接受母線合并單元PCS-221B數(shù)據(jù)并以IEC60044-8的通訊協(xié)議上送。一個線路間隔的所有模擬量采集可以通過合并單元靈活擴(kuò)展給多個保護(hù)、測控等裝置提供數(shù)據(jù)。

圖1 電子式互感器、遠(yuǎn)端模塊、

合并單元、保護(hù)測控裝置連接圖

254線路的保護(hù)就地組屏方式采用雙重化配置的一套為南瑞繼保的PCS931、另一種保護(hù)為四方的103D。PCS-221A電子式互感器線路合并單元通過不同的通訊協(xié)議將所采集的模擬量傳遞給相關(guān)保護(hù)裝置。圖1為電子式互感器、遠(yuǎn)端模塊、合并單元、保護(hù)測控裝置連接圖。

3.智能控制箱

PCS-9821智能裝置是為是為實(shí)現(xiàn)對高壓開關(guān)設(shè)備（主要針對室內(nèi)GIS）的智能控制而設(shè)計開發(fā)的，裝置將二次測控功能與GIS就地匯控功能結(jié)合在一起，構(gòu)成智能開關(guān)功能，并可與PCS-900系列保護(hù)裝置一起組屏安放于GIS旁，構(gòu)成保護(hù)及智能控制柜，實(shí)現(xiàn)面向間隔的保護(hù)、測控和GIS智能控制一體化。

PCS-9821智能裝置是新一代全面支持?jǐn)?shù)字化變電站的測控裝置，裝置可支持電子式互感器和常規(guī)互感器，支持電力行業(yè)通訊標(biāo)準(zhǔn)DL/T667-1999（IEC60870-5-103）和新一代變電站通訊標(biāo)準(zhǔn)IEC61850，支持GOOSE跳閘功能。

4.GOOSE網(wǎng)絡(luò)

白洋淀變電站的35kV母差、低頻低壓減載裝置與過負(fù)荷聯(lián)切裝置采用了GOOSE網(wǎng)絡(luò)。通過GOOSE單網(wǎng)，35kV母差、低頻低壓減載裝置與過負(fù)荷聯(lián)切裝置通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)將控制信號發(fā)送給過PCS-96xx系列裝置，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)絡(luò)控制和跳閘技術(shù)。

綜上所述白洋淀變電站通過使用了智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備：PCS-900系列高壓保護(hù)裝置、PCS-9000系列四合一保護(hù)測控裝置、PCS-9700系列測控裝置、RCS-9700變電站自動化系統(tǒng)、RCS-9700系列通信設(shè)備滿足電子式互感器應(yīng)用的要求，滿足GOOSE應(yīng)用的要求、實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信功能。

參考文獻(xiàn)

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