張延輝

摘 要：相比較于傳統(tǒng)方案，本工程將智能控制部分集成于智能終端中，優(yōu)化了二次回路的設計，為今后實現(xiàn)一體化的智能一次設備打下堅實的基礎。

關鍵詞：一次設備；集成優(yōu)化；設計；方案

1 一次設備二次回路的集成優(yōu)化

智能組件是可靈活配置的智能電子裝置，現(xiàn)階段一次設備智能組件一般包括：智能終端、合并單元、狀態(tài)監(jiān)測IED等，或是能集成上述功能的一體化裝置。利用智能組件的信息傳輸共享機制可以節(jié)省一次設備輔助接點等硬件資源，智能組件與一次設備本體采用一體化設計，簡化一次設備二次控制回路，取消獨立的控制裝置。

1.1 智能變壓器二次線與智能終端的優(yōu)化集成

1.1.1 風冷控制的優(yōu)化集成

常規(guī)變壓器風冷控制由變壓器廠家來完成，由兩種實現(xiàn)方式：方式一采用繼電器搭接實現(xiàn)，控制柜內二次設備數(shù)量多、接線復雜；方式二采用PLC模塊來實現(xiàn)，需要設置較多的中間繼電器。兩種方式下的變壓器各側斷路器位置接點均要采用電纜引接，占用較多的控制柜空間。而智能變電站配置的智能終端具有風冷控制功能，且動作邏輯可編輯，可根據(jù)冷卻裝置數(shù)量分組，實時采集變壓器溫度及負荷電流，并基于各組冷卻裝置的運行狀態(tài)，累計運行時間等參數(shù)進行綜合分析，進而自動均衡地投切每組變壓器冷卻裝置。智能終端風冷控制框圖如圖1所示。

以500kV三相變壓器為例，傳統(tǒng)風機控制為正常-輔助-備用來依次投入，本工程中風機按各組累計運行時間的長短，優(yōu)先投入運行時間短的組，對風機組的具體控制是：

（1）變壓器投入運行時即采用分時投入的方法投入兩組風機，當油溫高于50°C時，再投入一組風機，剩余的那組風機作為備用，當以上投入的風機出現(xiàn)故障，該組風機立即投入運行；

（2）切除風機時，采用延時切除的方法，當油溫下降到45°C時，切除累計運行時間最長的一組，因此即使在同一溫度值上升和下降時也可能投入不同的風機組數(shù)。

（3）通過電流傳感器采集變壓器負荷電流來判斷變壓器負載情況。當變壓器滿負荷運行時，延時投入冷卻裝置。

（4）當冷卻裝置全部停止運行時，延時發(fā)出冷卻裝置全停故障信號。

利用本體智能終端實現(xiàn)風冷控制除了能夠極大簡化主變本體二次回路外，還具有如下優(yōu)點：

（1）本體智能終端實時監(jiān)測環(huán)境溫度、變壓器油溫、變壓器負荷的變化以及所有設備的運行和故障情況，并根據(jù)控制策略隨時調節(jié)，以達到變壓器的最佳冷卻和智能冷卻，并且實現(xiàn)節(jié)能的目的。

（2）本體智能終端通過過程層SV網絡接收主變高壓側、中壓側、低壓側的負荷，實時監(jiān)測變壓器負荷的變化。

（3）靈活的通信接口方式，無縫接入變電站站控層系統(tǒng)。

（4）在自動控制方式下，當變壓器投運時，控制系統(tǒng)自動投入運行；當變壓器停運時，控制系統(tǒng)自動切除電源和全部冷卻器組。

（5）在手動控制方式下，能夠手動控制每組冷卻器組的啟動與停止，這時所有冷卻器組不受溫度、負載電流的控制，大大方便了控制箱在變壓器運行時的檢修。

1.1.2 有載調壓控制的優(yōu)化集成

變壓器有載調壓機構通常帶有完整的二次控制回路，并預留了遠方控制接口。而智能終端中不再配置機構的控制回路，僅提供遙控升、降、停接點，并接受機構的異常信號和檔位位置信號。

1.1.3 非電量保護功能優(yōu)化

常規(guī)變電站非電量保護配置獨立的保護裝置，組柜安裝在二次設備室內；本體各非電量接點通過電纜接入非電量保護裝置，保護動作需要跳閘的通過不同接點接入各側操作箱來實現(xiàn)，信號通過測控裝置上傳。智能變電站各側則不配置獨立的非電量保護裝置，其功能集成于本體智能控制柜內；本體各非電量接點就地接入智能終端，非電量保護動作需要跳閘的通過電纜接入各側智能終端實現(xiàn)，信號直接通過智能終端上傳，省去了中間環(huán)節(jié)。

2 GIS控制回路優(yōu)化研究

2.1 斷路器防跳回路優(yōu)化

新的設計在智能終端的防跳回路的基礎上加入機械故障防跳機制。智能終端的防跳回路在印制板上實現(xiàn)，簡化智能控制柜內接線，使得智能控制柜體積減小，經典的回路設計兼顧了一次和二次防跳的側重點，保證了防跳功能動作的可靠，因此建議采用智能終端的防跳回路，取消一次設備機構的防跳回路。

2.2 斷路器、刀閘輔助接點數(shù)量優(yōu)化

傳統(tǒng)變電站設計時，斷路器和刀閘的輔助節(jié)點數(shù)目很多情況下都為20副以上，其中有常開接點，有常閉接點；有用于本間隔的，有用于跨間隔的；有用于保護的，有用于測控的；有用于位置指示的，有用于構建回路的等等，繁多的位置輔助接點，不僅占用了大量的接線端子，而且使用源的不同會造成不同地方所獲得開關位置狀態(tài)的不同。

智能終端可以將一副常開、一副常閉輔助接點通過開入板采集到CPU，通過GOOSE發(fā)送信息的功能將開關信息發(fā)送到各需要的保護、測控裝置、故障錄波等裝置。各裝置收到的遙信源頭只有一個，經過優(yōu)化之后，輔助接點總數(shù)降到原數(shù)量的一半以下。

2.3 斷路器非全相保護的優(yōu)化集成

常規(guī)HGIS（GIS）斷路器非全相保護是采用斷路器常開常閉輔助接點相互并聯(lián)、串聯(lián)，再加中間繼電器和延時繼電器來實現(xiàn)的。而智能變電站智能終端已采集了斷路器分相的開、閉位置接點，可通過智能終端內部軟邏輯“與”“或”來進行判別，實現(xiàn)起來更加方便，因此可取消相關的繼電器元件。

2.4 斷路器壓力閉鎖回路優(yōu)化

傳統(tǒng)變電站的設計時，斷路器的壓力閉鎖回路分為SF6氣體壓力閉鎖和液壓機構的油壓閉鎖，斷路器及智能終端的二次回路中都有壓力閉鎖回路。SF6氣體壓力閉鎖可以防止當斷路器絕緣氣體壓力不足時分、合操作造成的一次事故。因此，SF6氣體壓力閉鎖一般設計在斷路器機構的電氣回路中，當氣壓異常時切斷回路。對于液壓機構的油壓閉鎖，是防止在油壓不足的時候，分、合斷路器造成液壓機構的損壞。傳統(tǒng)的油壓閉鎖做法是在操作箱中用繼電器搭建保護回路，通過判斷繼電器輔助接點的狀態(tài)來達到閉鎖的功能。

使用智能終端以后，所有的開關分合操作都是通過GOOSE報文，到智能終端的開出板出口，液壓的閉鎖信息也可以通過開入被智能終端采集。因此，智能終端可以根據(jù)開關分、合命令以及油壓閉鎖狀態(tài)，對開出板的出口節(jié)點進行控制，完成油壓閉鎖的功能。

通過取消操作箱的油壓閉鎖回路，保留氣壓閉鎖的回路，既簡化了回路又保證了可靠性。

2.5 匯控柜內模擬屏的優(yōu)化集成

常規(guī)站HGIS（GIS）匯控柜內通常設有本間隔的模擬接線面板，并將斷路器、刀閘的位置指示、控制開關安裝在模擬接線對應的位置，需要占用匯控柜內較大空間。而智能終端下放到匯控柜安裝，并可在其顯示屏上查看本間隔的模擬接線，從而實現(xiàn)本間隔斷路器、刀閘的控制，因此可取消匯控柜的模擬接線面板和斷路器、刀閘的位置指示、控制開關。

2.6 信號回路的優(yōu)化集成

常規(guī)站HGIS（GIS）機構內的原始報警信號接點只有一副，為實現(xiàn)信號遠傳及就地的信號指示，在匯控柜內還需要設備相應的中間繼電器。而智能變電站配置了智能終端（就地安裝在匯控柜內）來采集斷路器、隔離開關、接地開關的位置狀態(tài)信號及各種報警信號，利用GOOSE網絡實現(xiàn)信號的遠傳和共享，且所有信號均可在間隔層測控裝置、站控層主機及調度端顯示，因此可取消匯控柜內的信號指示燈和中間繼電器。

3結語

隨著智能設備的發(fā)展，許多新的優(yōu)化設計將得到不斷的開發(fā)和利用。這些優(yōu)化設計不僅為傳統(tǒng)電力系統(tǒng)注入了新的活力，而且對許多專用供電系統(tǒng)的發(fā)展起到了積極的作用。且智能電氣設備的全面推廣和應用，將為智能電網的發(fā)展奠定堅實的基礎。