刁惠源 馬美婷 郭書波 趙理威

摘要：隨著電力系統(tǒng)建設(shè)的不斷完善，供電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和電壓水平的不斷提高，對電力系統(tǒng)的安全可靠性提出了更高的要求。電力工業(yè)為人們提供優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)的電力是當(dāng)前亟待解決的首要問題。智能電網(wǎng)建設(shè)是國家提出的戰(zhàn)略布局，智能變電站是通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。二次系統(tǒng)信息傳輸方式發(fā)生了很大變化，實現(xiàn)了變電站運(yùn)行信息的采集、測量和保護(hù)，保護(hù)和控制功能可與電網(wǎng)自動化相結(jié)合，為在線分析、決策和智能調(diào)整提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：智能變電站技術(shù);繼電保護(hù);探討

引言

在信息時代背景下，智能變電站技術(shù)以其強(qiáng)大的應(yīng)用優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。該技術(shù)不僅可以優(yōu)化繼電保護(hù)系統(tǒng)，而且可以保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，在一定程度上促進(jìn)了我國智能電網(wǎng)的發(fā)展。本文主要詳細(xì)介紹了智能變電站技術(shù)的基本情況，總結(jié)了智能變電站技術(shù)對繼電保護(hù)的影響。

1智能變電站

智能變電站區(qū)別于數(shù)字變電站在于它是采用更先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。

2影響智能變電站繼電保護(hù)的關(guān)鍵因素

作為智能電網(wǎng)中的智能節(jié)點(diǎn)，變電站智能化將是未來變電站發(fā)展中不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，而影響智能變電站繼電保護(hù)的關(guān)鍵因素可概括為2個方面。

2.1網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用

智能變電站全站通信均采用工業(yè)以太網(wǎng)組成，大量使用了工業(yè)級交換機(jī)應(yīng)用到過程層、站控層網(wǎng)絡(luò)中。

2.2智能變電站自動化系統(tǒng)總體架構(gòu)

自動化系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計影響著保護(hù)裝置的接口要求、設(shè)備配置、實現(xiàn)方式、維護(hù)方式及運(yùn)行可靠性。

3智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)組成及功能

根據(jù) IEC61850 系列標(biāo)準(zhǔn)分層的變電站結(jié)構(gòu)，智能變電站體系分為三層兩網(wǎng)（邏輯上三網(wǎng)、物理上兩網(wǎng)），即站控層、間隔層、過程層;站控層網(wǎng)絡(luò)、過程網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。過程網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)主要傳輸?shù)氖?SV 和GOOSE 報文，站控層網(wǎng)絡(luò)主要傳輸?shù)氖?MMS 報文。GOOSE 網(wǎng)、SV 網(wǎng)、MMS 網(wǎng)一般情況下相對獨(dú)立，GOOSE 網(wǎng)與 SV 網(wǎng)可合并。

3.1過程層設(shè)備

過程層設(shè)備指一次設(shè)備的智能化部分，常見的主要是電子互感器、合井單元，智能終端。

3.1.1電子互感器

電子式互感器是一種計量傳感裝置，由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個或多個電流（或電壓）傳感器組成，用于傳輸正比于被測量的電流/電壓，最終供給繼電保護(hù)、測控裝置和電能計量等二次裝置。

3.1.2合并單元

合并單元作為過程層的重要設(shè)備，其功能是配合傳統(tǒng)電磁式互感器或電子式互感器實現(xiàn)數(shù)字化的采樣;并將處理后的采樣數(shù)據(jù)傳輸給間隔層設(shè)備，滿足智能化變電站二次保護(hù)、自動化設(shè)備對采樣精度的要求。

3.1.3智能終端

考慮安全可靠性與經(jīng)濟(jì)性以及技術(shù)發(fā)展的不同階段，一次設(shè)備的智能化可考慮與智能組件一體化設(shè)計和單獨(dú)設(shè)置 2 種不同的方式。

與智能組件一體化設(shè)計，可優(yōu)化安裝結(jié)構(gòu)，保證一次設(shè)備運(yùn)行的可靠性及安全性。

智能組件單獨(dú)設(shè)置，將智能終端、在線監(jiān)測裝置就地安裝在智能組件柜或斷路器的匯控箱中，可實現(xiàn)一次設(shè)備的部分智能化功能。

3.2過程層網(wǎng)絡(luò)

過程層網(wǎng)絡(luò)是連接過程層的智能化與一次設(shè)備和保護(hù)、測控、狀態(tài)監(jiān)視等間隔層二次設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)。主要傳輸兩類信息：SV 采樣報文和 GOOSE 報文。前者實現(xiàn)了電流、電壓交流采樣值的上傳，后者實現(xiàn)了開關(guān)量的上傳及分合閘等控制量的下行。

該網(wǎng)絡(luò)的通信是實時的、高可靠性的、數(shù)據(jù)共享的，它的可靠性對于智能化變電站的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

3.3間隔層設(shè)備

間隔層包括繼電保護(hù)裝置、測控裝置、故障錄波器、網(wǎng)絡(luò)報文分析儀等二次設(shè)備。

3.3.1繼電保護(hù)裝置

繼電保護(hù)裝置對實時可靠性要求高。保護(hù)通過 SV 報文接收電流、電壓信號，應(yīng)直接采樣：保護(hù)通過 GOOSE 報文實現(xiàn)裝置之間狀態(tài)和跳合閘命令信息傳遞，對于單間隔的保護(hù)應(yīng)直接跳閘， 涉及多間隔的保護(hù)宜直接跳閘，對于啟失靈、閉重信號等間隔層設(shè)備間信號可采用GOOSE 網(wǎng)絡(luò)傳輸。

在智能變電站中，保護(hù)裝置中的間隔 SV 投入軟壓板非常關(guān)鍵，相當(dāng)于間隔接入保護(hù)的“總開關(guān)”，當(dāng)這塊軟壓板投入時，相當(dāng)于“總開關(guān)”是運(yùn)行的，保護(hù)裝置接收該間隔的 SV 采集量，并納入計算;當(dāng)這塊軟壓板退出時，相當(dāng)于“總開關(guān)”是退出的，保護(hù)裝置不接收該間隔的 SV 采集量，不納入計算。因此，在間隔運(yùn)行時，保護(hù)裝置中的該軟壓板必須在運(yùn)行。

3.3.2故障錄波及網(wǎng)絡(luò)報文分析記錄裝置

網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置和故障錄波器具備變電站網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)的在線監(jiān)視和狀態(tài)評估功能，主要通過對全站各種網(wǎng)絡(luò)報文進(jìn)行實時監(jiān)視、捕捉、存儲、分析和統(tǒng)計來實現(xiàn)，其對報文的捕捉應(yīng)安全、透明，不得對原有的網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)生任何影響。故障錄波器監(jiān)視及捕捉 SV、GOOSE 網(wǎng)絡(luò)報文，網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置可以監(jiān)視 SV、GOOSE 和 MMS 報文。

故障錄波文件應(yīng)由一體化監(jiān)控系統(tǒng) II 區(qū)綜合應(yīng)用服務(wù)器采集、處理，并通過 II 區(qū)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)機(jī)向調(diào)度端上送故障錄波文件。 過渡階段同時允許站內(nèi)故障錄波器與調(diào)度端故錄主站通信。

3.4站控層

站控層主要由一體化監(jiān)控平臺、輸變電狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、電量采集器器、網(wǎng)絡(luò)報文分析儀（MMS 網(wǎng)）、時鐘系統(tǒng)等構(gòu)成，提供人機(jī)聯(lián)系界面，實現(xiàn)管理控制間隔層、過程層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控管理中心，并實現(xiàn)與調(diào)控端及其他主站系統(tǒng)通信。

一體化監(jiān)控平臺應(yīng)具備繼電保護(hù)信息分類、信息采集處理、信息上送、信息應(yīng)用等處理功能。 上送至調(diào)度端的告警直傳信息應(yīng)同時在穩(wěn)態(tài)監(jiān)控告警窗和工次設(shè)備 在線監(jiān)測及分析應(yīng)用界面顯示，保護(hù)專業(yè)使用信息僅需在二次設(shè)備在線監(jiān)視及分析應(yīng)用界面顯示。

4結(jié)束語

智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，有助于保證電網(wǎng)在實際運(yùn)行中的穩(wěn)定運(yùn)行。數(shù)字繼電保護(hù)作為智能變電站的主要形式，在許多方面都優(yōu)于傳統(tǒng)變電站，顯示了智能變電站技術(shù)的強(qiáng)大應(yīng)用優(yōu)勢。然而，變電站智能繼電保護(hù)裝置的技術(shù)管理是一項比較復(fù)雜和系統(tǒng)的工作。在實際運(yùn)行過程中，相關(guān)操作人員除了具有較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)水平外，還需要對智能變電站保護(hù)技術(shù)有全面的了解，掌握其具體應(yīng)用過程，總結(jié)該技術(shù)的實際應(yīng)用情況。只有加強(qiáng)智能變電站技術(shù)的應(yīng)用，才能全面提升智能變電站繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用水平。

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[2]?岳紅.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究及分析[J].數(shù)碼設(shè)計（下），2018（9）：114-115.

（作者單位：國網(wǎng)昌吉供電公司）