吳鍇

摘 ?要：智能變電站智能終端合并單元一體化裝置在110 kV電壓等級(jí)已得到廣泛的應(yīng)用，達(dá)到節(jié)省就地智能控制柜空間、節(jié)約占地、節(jié)省投資的目的，也積累了大量的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。文章在此基礎(chǔ)上對(duì)220 kV智能終端合并單元一體化裝置的應(yīng)用進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)裝置集成的可行性、裝置集成方案、集成后裝置的可靠性、對(duì)運(yùn)維的影響、經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行全面的研究，建議220 kV采用智能終端合并單元一體化裝置，以推動(dòng)智能變電站技術(shù)的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：智能變電站;二次設(shè)備;智能終端;合并單元

中圖分類號(hào)：TM63 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2014）35-0097-01

智能終端合并單元一體化裝置在110 kV電壓等級(jí)已得到廣泛應(yīng)用，達(dá)到節(jié)省就地智能控制柜空間、方便運(yùn)維等目的。

隨著智能變電站的廣泛建設(shè)，220 kV智能控制柜內(nèi)配置獨(dú)立合并單元、智能終端，使得智能控制柜柜體增大，柜內(nèi)布線擁擠，不便于運(yùn)行維護(hù);并且裝置多，柜內(nèi)發(fā)熱量大，影響了設(shè)備的安全可靠性及運(yùn)行壽命;此外，220 kV過(guò)程層設(shè)備為雙套配置，使得過(guò)程層設(shè)備、柜體、光纜數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于110 kV過(guò)程層設(shè)備。以上這些因素嚴(yán)重制約了220 kV智能變電站二次設(shè)備的布置優(yōu)化。

因此，本文提出在220 kV電壓等級(jí)采用智能終端合并單元一體化裝置，以優(yōu)化布局，簡(jiǎn)化接線。下文對(duì)采用智能終端合并單元的可行性、技術(shù)方案、可靠性、對(duì)運(yùn)行維護(hù)的影響、效益等進(jìn)行分析。

1 ?裝置集成方案

220 kV合并單元智能終端一體化置采用雙CPU配置方式。其中，CPU1主要負(fù)責(zé)智能終端功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備控制驅(qū)動(dòng)與狀態(tài)采集、GOOSE點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或組網(wǎng)收發(fā)功能;CPU2主要負(fù)責(zé)合并單元功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流電壓模擬量或數(shù)字量采樣、SV點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或組網(wǎng)收發(fā)功能。雙CPU獨(dú)立工作、互不影響，同時(shí)又通過(guò)內(nèi)部高速總線交互實(shí)時(shí)采樣和GOOSE信息，實(shí)現(xiàn)雙CPU復(fù)采、SV、GOOSE共口傳輸?shù)裙δ堋?/p>

合并單元智能終端一體化裝置主要安裝在GIS本體匯控柜或一次設(shè)備就地智能柜中，既可通過(guò)模擬量輸入方式實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)互感器的數(shù)字化，也可通過(guò)IEC 61850-9-2或FT3等規(guī)約接入電子式互感器的數(shù)字采樣信息;可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或組網(wǎng)方式為多個(gè)裝置共享采樣數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，裝置還可作為一次開(kāi)關(guān)設(shè)備的數(shù)字接口，提供GOOSE點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和組網(wǎng)用的以太網(wǎng)口。由于合并單元與智能終端在裝置內(nèi)通過(guò)板卡級(jí)的總線互通，因此可以實(shí)現(xiàn)SV、GOOSE報(bào)文通過(guò)同一接口輸出，節(jié)省了交換機(jī)與裝置的光口數(shù)量，減少了發(fā)熱量。

一體化裝置內(nèi)的合并單元與智能終端模塊之間，共用電源模塊、人機(jī)接口模塊、光纖數(shù)據(jù)收發(fā)模塊與對(duì)時(shí)模塊，進(jìn)一步節(jié)約了站內(nèi)資源，減少了站內(nèi)設(shè)備之間的接線。

2 ?可靠性分析

在性能與停運(yùn)影響方面，合并單元、智能終端在集成前，數(shù)據(jù)處理與命令執(zhí)行均獨(dú)立進(jìn)行、互不影響，但其中一臺(tái)裝置停運(yùn)，單間隔本套內(nèi)的所有二次裝置（包括保護(hù)、測(cè)控）均要陪停。集成后，合并單元與智能終端CPU獨(dú)立，數(shù)據(jù)處理與命令執(zhí)行與集成前同樣相互獨(dú)立。一體化裝置停運(yùn)，與集成前的影響范圍完全相同。因此，在性能方面與停運(yùn)的影響范圍方面，一體化裝置與集成前相同。

在與一次設(shè)備接口方面，合并單元、智能終端在集成前，與一次設(shè)備的接口相互獨(dú)立。一體化裝置中二者與一次設(shè)備的接口仍是相互獨(dú)立，互不影響。因此在與一次設(shè)備接口方面，一體化裝置與集成前相同。

在對(duì)時(shí)與電源方面，若在時(shí)間同步主機(jī)或電源主機(jī)端出現(xiàn)故障，則與之相連的設(shè)備均停運(yùn)，集成前與集成后情況相同。若故障出現(xiàn)在裝置內(nèi)的對(duì)時(shí)模塊或電源模塊中時(shí)，集成前的獨(dú)立裝置雖然不會(huì)相互影響，但是合并單元裝置停運(yùn)或智能終端的停運(yùn)，均會(huì)導(dǎo)致該間隔本套內(nèi)的其他所有裝置陪停，因此集成后的影響范圍與集成前相同。但由于220 kV電壓等級(jí)二次設(shè)備均為雙套配置，因此不論集成前或集成后，即使一套系統(tǒng)故障，另一套二次系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行，不影響可靠性。此外，由于電源與對(duì)時(shí)模塊公用，減少了電源電纜與對(duì)時(shí)光纜，減少對(duì)時(shí)主機(jī)與電源主機(jī)負(fù)荷的同時(shí)，也提高了設(shè)備穩(wěn)定性，降低設(shè)備成本。

在光纜連接方面，裝置集成后，由于SV、GOOSE可以共口傳輸，裝置用于組網(wǎng)的光口、光纖熔接點(diǎn)及光纜數(shù)量可以減少一半，同時(shí)可減少過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)光口數(shù)量，甚至減少交換機(jī)數(shù)量。光口的減少可大幅改善裝置散熱，同時(shí)減少連接點(diǎn)故障概率，有效提高可靠性。若將來(lái)采用220 kV保護(hù)測(cè)控一體化裝置，此方面的效益將更為明顯。

在主變本體合并單元與智能終端方面，由于主變智能終端集成了非電量保護(hù)功能，考慮保護(hù)的獨(dú)立性與可靠性，在220 kV保護(hù)裝置不與其它裝置集成的前提下，主變本體智能終端與合并單元暫不宜進(jìn)行集成。

從以上分析來(lái)看，采用合并單元智能終端一體化裝置，相較獨(dú)立裝置而言，運(yùn)行可靠性基本相當(dāng)，且220 kV電壓等級(jí)裝置均為雙套配置，即使單套故障，也不影響一套系統(tǒng)。

3 ?對(duì)運(yùn)維的影響、問(wèn)題及建議

在互感器配置方面，按照傳統(tǒng)互感器的配置原則，測(cè)量線圈和計(jì)量線圈分開(kāi)、線路保護(hù)用線圈和母線保護(hù)線圈用分開(kāi)，合并單元需要接收所有線圈的二次信號(hào)并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，再發(fā)送至相應(yīng)裝置。這樣會(huì)造成合并單元機(jī)箱內(nèi)的小CT、小PT數(shù)量眾多，導(dǎo)致AC插件放不下。目前的解決措施是，改變互感器配置方式，將測(cè)量用和計(jì)量用線圈合一，線路保護(hù)用線圈和母線保護(hù)用線圈合一，從而解決多合一裝置內(nèi)空間局促的問(wèn)題;同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化操作回路，減少相關(guān)插件數(shù)量，內(nèi)部空間還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。此外，若智能變電站中采用電子式互感器，AD轉(zhuǎn)換在互感器遠(yuǎn)端模塊中完成，互感器與合并單元之間通過(guò)光纜連接，一體化裝置不會(huì)出現(xiàn)以上問(wèn)題。

在設(shè)備操作方面，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行情況，35 kV及以下電壓等級(jí)智能終端操作運(yùn)作的頻率要遠(yuǎn)大于110 kV及以上電壓等級(jí)，也未出現(xiàn)控制時(shí)智能終端對(duì)合并單元造成影響，并且110 kV的合并單元智能終端一體化裝置也已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，性能穩(wěn)定，完全能夠滿足運(yùn)行要求。因此在運(yùn)行方面，220 kV一體化裝置可參照110 kV一體化裝置執(zhí)行。

在相關(guān)技術(shù)規(guī)范方面，現(xiàn)階段還缺乏運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，也沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，各廠家的一體化裝置軟硬件結(jié)構(gòu)存在一定的差異。因此，建議基建與生產(chǎn)部分盡快制定220 kV智能終端合并單元一體化裝置的技術(shù)規(guī)范，并擴(kuò)大試點(diǎn)范圍。

4 ?結(jié) ?語(yǔ)

①主流二次設(shè)備廠家具備生產(chǎn)一體化裝置的能力。一體化裝置技術(shù)可行，國(guó)內(nèi)主流二次設(shè)備廠家均可生產(chǎn)。

②可靠性有所提升。由于一體化裝置共享電源及通信模塊、減少了外部接線、相應(yīng)地減少故障元件，總體可靠性較兩臺(tái)獨(dú)立裝置有所提升。

③減少了運(yùn)維工作量。采用一體化裝置，減少了設(shè)備數(shù)量，相應(yīng)地減少了運(yùn)維工作量。

④經(jīng)濟(jì)效益顯著，每座220 kV變電站約可節(jié)省投資160萬(wàn)元。

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