安 博，周勛甜，戚 為

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315000；2.國(guó)網(wǎng)浙江寧波市鄞州區(qū)供電公司，浙江 寧波 315000）

0 引言

預(yù)制艙式二次組合設(shè)備是國(guó)家電網(wǎng)公司在標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站建設(shè)中首次提出的重點(diǎn)應(yīng)用。二次設(shè)備布置在預(yù)制艙內(nèi)，艙內(nèi)接線及設(shè)備調(diào)試在工廠完成，最大程度實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)規(guī)模生產(chǎn)、集成調(diào)試，減少現(xiàn)場(chǎng)接線和調(diào)試工作，提高建設(shè)效率。預(yù)制艙的應(yīng)用可有效縮減主控室面積，利用配電裝置場(chǎng)地空隙分散布置，為變電站的總平優(yōu)化創(chuàng)造條件。

設(shè)備信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化是二次設(shè)備預(yù)制艙內(nèi)設(shè)備的重要特征。然而，變電站主控制室設(shè)備涵蓋了繼電保護(hù)、調(diào)度自動(dòng)化、通信、電氣二次等不同專(zhuān)業(yè)，各個(gè)專(zhuān)業(yè)管理分工不同，相關(guān)管理和運(yùn)行部門(mén)也不同，各專(zhuān)業(yè)根據(jù)自己的要求提出設(shè)備配置要求，專(zhuān)業(yè)間部分功能要求相同，但相互間又要求獨(dú)立配置，造成二次設(shè)備出現(xiàn)冗余和重復(fù)設(shè)置情況，不利于在空間有限的二次設(shè)備預(yù)制艙內(nèi)布置。

針對(duì)上述問(wèn)題，研究探討了預(yù)制艙內(nèi)二次設(shè)備的優(yōu)化整合方案，有效利用了艙內(nèi)空間，精簡(jiǎn)了二次設(shè)備數(shù)量，智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)備整合也符合IEC 61850功能自由分配理念。

1 網(wǎng)絡(luò)化備自投優(yōu)化方案

110-A3-3通用設(shè)計(jì)方案[1]中，備用電源自投（簡(jiǎn)稱(chēng)備自投）功能大多由專(zhuān)用的備自投裝置完成，需要在現(xiàn)場(chǎng)接入較多的光纜，不能有效利用空間。

研究采用新型的網(wǎng)絡(luò)備自投裝置，110kV備自投由母分測(cè)控裝置、進(jìn)線測(cè)控裝置、進(jìn)線智能終端和母設(shè)測(cè)控裝置協(xié)同完成。進(jìn)線測(cè)控裝置、進(jìn)線智能終端和母設(shè)測(cè)控裝置完成進(jìn)線備自投檢測(cè)，判斷本間隔電流、電壓，通過(guò)GOOSE（面向通用對(duì)象的變電站事件）規(guī)約將判斷后的信息發(fā)送給母分測(cè)控裝置作為動(dòng)作邏輯。母分測(cè)控裝置完成備自投功能的集中處理，備自投功能的動(dòng)作執(zhí)行由母分測(cè)控裝置通過(guò)GOOSE信息實(shí)時(shí)傳送到110kV線路的斷路器智能終端完成。備自投的所有動(dòng)作邏輯和常規(guī)備自投相同，裝置還引入1個(gè)閉鎖備自投信號(hào)（通過(guò)GOOSE信息得到），原理如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)化備自投原理

2 110kV測(cè)控裝置與計(jì)量整合方案

110kV電壓等級(jí)多采用獨(dú)立計(jì)量，對(duì)于普通計(jì)量點(diǎn)，電能表數(shù)據(jù)僅用作系統(tǒng)內(nèi)電量考核，將其整合進(jìn)保護(hù)測(cè)控裝置從管理上是可行的。數(shù)字式電能表利用合并單元送來(lái)的采樣值數(shù)據(jù)直接進(jìn)行計(jì)算形成計(jì)量數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)較常規(guī)電子式表計(jì)省去了交流插件、A/D轉(zhuǎn)換等元件，更為簡(jiǎn)單[2]。數(shù)字式電能表的計(jì)算量較測(cè)控量的計(jì)算更小，由測(cè)控裝置完成計(jì)量數(shù)據(jù)的計(jì)算并不會(huì)帶來(lái)額外的負(fù)擔(dān)，非關(guān)口采用測(cè)控計(jì)量合一裝置，技術(shù)上完全可行。

結(jié)合110-A3-3通用設(shè)計(jì)方案，電量平衡計(jì)量點(diǎn)設(shè)置在110kV線路和內(nèi)橋間隔，采用測(cè)控計(jì)量合一裝置，此裝置通過(guò)MMS（制造報(bào)文規(guī)范）將電能計(jì)量信息接入站控層網(wǎng)絡(luò)；配置1臺(tái)電能計(jì)量轉(zhuǎn)發(fā)裝置直接從站控層網(wǎng)絡(luò)收集電能計(jì)量數(shù)據(jù)，上傳電能信號(hào)。

3 取消獨(dú)立的故障錄波器和網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析儀

網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀各種應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)都基于其對(duì)MMS，GOOSE和SMV（采樣測(cè)量值）報(bào)文的記錄，其實(shí)質(zhì)和故障錄波器的錄波是一樣的，兩者的區(qū)別僅在于網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀是即時(shí)、完整地記錄全站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文。

在110kV電壓等級(jí)的智能變電站中，故障錄波器和網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀都是基于網(wǎng)絡(luò)報(bào)文錄波，再加上后臺(tái)的分析處理，實(shí)現(xiàn)各自的功能。而110-A3-3通用設(shè)計(jì)方案中無(wú)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，報(bào)文所取的信號(hào)也與保護(hù)所取的信號(hào)出自不同的網(wǎng)口，不是同一信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)分析的作用在過(guò)程層的作用并不大，故可取消網(wǎng)絡(luò)分析儀。

故障錄波器記錄錄波啟動(dòng)情況下的GOOSE報(bào)文和SMV報(bào)文。故障錄波器是基于報(bào)文錄波，故障錄波功能完全可以分散到各個(gè)保護(hù)測(cè)控裝置中，故可取消獨(dú)立的故障錄波裝置。上述裝置優(yōu)化后，所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)將是非常明顯的。

（1）節(jié)省二次設(shè)備預(yù)制艙內(nèi)的安裝空間。減少安裝、維護(hù)工作量，簡(jiǎn)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。功能集成，使用簡(jiǎn)便。在智能變電站中，傳統(tǒng)的故障錄波已經(jīng)不足以進(jìn)行全面的事后故障分析，很多網(wǎng)絡(luò)和報(bào)文異常帶來(lái)的波形變化無(wú)法解釋。通過(guò)分散的故障錄波，能更全面地記錄變電站各個(gè)層面的交互數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用。

（2）取消網(wǎng)絡(luò)分析記錄儀。故障錄波與保護(hù)測(cè)控裝置優(yōu)化整合后，保護(hù)測(cè)控裝置內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的故障錄波模塊，實(shí)現(xiàn)故障錄波需要的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)功能。

（3）硬件設(shè)備性能的提高，使得裝置集成所帶來(lái)的高負(fù)荷不再成為整機(jī)性能的瓶頸。

目前國(guó)內(nèi)的主流廠家已相繼開(kāi)發(fā)出系列的集成設(shè)備，并在相應(yīng)的智能變電站獲得應(yīng)用。因此，將故障錄波和保護(hù)測(cè)控裝置進(jìn)行整合，在更好地提高數(shù)據(jù)利用效率的同時(shí)有效優(yōu)化了二次設(shè)備預(yù)制艙內(nèi)的空間。

4 站控層設(shè)備的優(yōu)化整合

根據(jù)智能變電站二次預(yù)制艙的實(shí)際情況，整合站控層各應(yīng)用功能軟硬件設(shè)備，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的整合和集成，解決變電站站控層系統(tǒng)多、硬件設(shè)備多、接口多、數(shù)據(jù)共享程度差、數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用困難的問(wèn)題，建立數(shù)據(jù)服務(wù)器與監(jiān)控主機(jī)結(jié)構(gòu)，不僅有利于提高數(shù)據(jù)利用效率也有利于二次設(shè)備艙空間的優(yōu)化。

數(shù)據(jù)服務(wù)器是全站數(shù)據(jù)采集、處理的基礎(chǔ)，直接與變電站內(nèi)各IED（智能電子設(shè)備）通信；數(shù)據(jù)總線負(fù)責(zé)多機(jī)間協(xié)同工作的高速數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)服務(wù)器通過(guò)數(shù)據(jù)交互總線共享平臺(tái)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互；監(jiān)控主機(jī)是變電站各應(yīng)用功能集合，側(cè)重于站內(nèi)人機(jī)接口，包括組態(tài)、運(yùn)行和維護(hù)等，監(jiān)控主機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器整合后，能有效利用數(shù)據(jù)資源。

110kV智能變電站站控層優(yōu)化整合后，預(yù)制艙內(nèi)站控層二次設(shè)備配置包括：1臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器（即監(jiān)控主機(jī)，含操作員站、五防工作站等功能）、1臺(tái)綜合應(yīng)用服務(wù)器。數(shù)據(jù)服務(wù)器是一體化平臺(tái)的主體，統(tǒng)一從IED獲取信息；遠(yuǎn)動(dòng)直采直送；Ⅲ區(qū)數(shù)據(jù)服務(wù)器負(fù)責(zé)Ⅲ區(qū)數(shù)據(jù)綜合展示；數(shù)據(jù)服務(wù)器通過(guò)隔離裝置從Ⅲ區(qū)服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)全景展示。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化備自投優(yōu)化、110kV測(cè)控裝置與計(jì)量整合、故障錄波器和網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析儀優(yōu)化整合以及站控層設(shè)備優(yōu)化整合方案的研究，有效利用了二次設(shè)備預(yù)制艙內(nèi)空間的同時(shí)，也節(jié)省了設(shè)備投資，更突出了智能變電站裝配式設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。

[1]劉振亞.國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)110～750kV智能變電站部分[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011.

[2]周和.智能變電站的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[D].北京：華北電力大學(xué)，2011.