劉昱彤

（中國(guó)南方電網(wǎng)廣東南海電力設(shè)計(jì)院工程有限公司，廣東 佛山 528200）

0 引言

南方電網(wǎng)公司提出全面打造“安全、可靠、綠色、高效”的智能電網(wǎng)，變電站作為電網(wǎng)的基礎(chǔ)運(yùn)行單元，其智能化水平是影響智能電網(wǎng)建設(shè)成效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為落實(shí)南方電網(wǎng)智能電網(wǎng)“智能化、模塊化、集成化”的設(shè)計(jì)理念，本著趨勢(shì)明確、技術(shù)先進(jìn)、方案合理、運(yùn)維便捷的原則，開(kāi)展智能變電站試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)。通過(guò)試點(diǎn)項(xiàng)目促進(jìn)技術(shù)迭代，推動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展，總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)推廣應(yīng)用條件，形成有效模式，指導(dǎo)南方電網(wǎng)智能變電站未來(lái)發(fā)展[1]。

電氣二次設(shè)備從早期的機(jī)械電磁式、晶體管式、集成電路式發(fā)展到微機(jī)自動(dòng)化裝置，再到應(yīng)用數(shù)字化采樣、支持IEC 61850規(guī)約，經(jīng)歷了很長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)間?，F(xiàn)如今的智能變電站，電氣二次設(shè)備仍然以面向間隔配置設(shè)備的方式為主，保護(hù)、自動(dòng)化功能分層分布于間隔層、過(guò)程層、站控層多個(gè)裝置中，以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化和數(shù)據(jù)共享。但智能變電站也存在很多問(wèn)題：由于光纖連接復(fù)雜、虛端子配置工作量大，虛回路難以維護(hù)，采樣值同步復(fù)雜；電氣二次設(shè)備功能縱向分布可靠性快速下降；過(guò)程層設(shè)備功能橫向耦合，業(yè)務(wù)相互影響；光口發(fā)熱，數(shù)據(jù)同步復(fù)雜；每個(gè)間隔均配置保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、合并單元或智能終端、錄波、計(jì)量等裝置，各裝置功能相互獨(dú)立，使得硬件配置重復(fù)、全站接線復(fù)雜、信息共享不充分、缺乏全站系統(tǒng)層的協(xié)調(diào)和功能優(yōu)化、投資成本大等。

本文主要介紹肇慶110 kV港口輸變電工程電氣二次專業(yè)中對(duì)縱向集成、小型化二次設(shè)備等智能化變電站新技術(shù)的試點(diǎn)應(yīng)用方案。

1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

肇慶110 kV港口變電站采用常規(guī)互感器+合并單元，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化采樣；SV與GOOSE共同組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息共享，網(wǎng)采網(wǎng)跳。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

肇慶110 kV港口變電站采用“三層兩網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，三層分別為站控層、間隔層、過(guò)程層，兩網(wǎng)分別為站控層網(wǎng)絡(luò)、過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用雙星型冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，配置MMS A、MMS B網(wǎng)；過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)GOOSE網(wǎng)與SV網(wǎng)合并，采用雙星型冗余配置，使通信環(huán)節(jié)N-1故障不影響任何一套保護(hù)功能。間隔保護(hù)采用直采直跳，跨間隔保護(hù)如主變保護(hù)、母差保護(hù)，通過(guò)過(guò)程層GOOSE+SV網(wǎng)絡(luò)采集電流、電壓、測(cè)量及控制信息，并通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)出跳閘報(bào)文，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)采網(wǎng)跳。

站控層設(shè)備主要功能是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)匯集全站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，并定時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入歷史數(shù)據(jù)記錄庫(kù)；按需要將有關(guān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息送往調(diào)度端；接收電網(wǎng)調(diào)度或控制中心的控制調(diào)節(jié)命令并下發(fā)到間隔層、過(guò)程層執(zhí)行；具有全站操作閉鎖控制功能和站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、人機(jī)聯(lián)系功能；具有對(duì)間隔層、過(guò)程層二次設(shè)備的在線維護(hù)、參數(shù)修改等功能。

間隔層配置主要設(shè)備包括各種保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、智能錄波器、站域保護(hù)等，其主要功能是各個(gè)間隔過(guò)程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的匯總；完成各種保護(hù)、自動(dòng)控制、邏輯控制功能的運(yùn)算、判別、發(fā)令；完成各個(gè)間隔及全站操作聯(lián)/閉鎖以及同期功能的判別；執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下通信傳輸功能，同時(shí)完成與過(guò)程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。

過(guò)程層主要設(shè)備為合并單元、智能終端以及保測(cè)合智一體化設(shè)備，其主要功能是完成設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、控制命令的執(zhí)行等。

2 縱向集成

縱向集成方案是基于間隔硬件集成裝置，面向間隔將合并單元、智能終端、保護(hù)、測(cè)控等設(shè)備集成，就地布置，簡(jiǎn)化間隔內(nèi)邏輯，實(shí)現(xiàn)跨間隔信息網(wǎng)絡(luò)共享，以間隔就地控制柜的形式實(shí)現(xiàn)與一次設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化接口，預(yù)制光電纜連接，跨間隔信息網(wǎng)采網(wǎng)跳，信息共享，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，解決電氣二次設(shè)備面臨的難題。

肇慶110 kV港口變電站采用基于間隔硬件集成裝置，110 kV線路面向間隔將合并單元、智能終端、保護(hù)、測(cè)控等設(shè)備集成，就地布置，簡(jiǎn)化間隔內(nèi)邏輯，跨間隔信息網(wǎng)絡(luò)共享。

3 小型化二次設(shè)備

集中布置，通過(guò)小型化設(shè)備組建二次設(shè)備柜，優(yōu)化整合屏位，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化接口。網(wǎng)采網(wǎng)跳，信息共享，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

3.1 110 kV小型化母線保護(hù)方案

肇慶110 kV港口變電站配置一套110 kV小型化母線保護(hù)裝置，含110 kV分段過(guò)流保護(hù)功能，SV網(wǎng)絡(luò)采樣，GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘，采用4U高度19/2英寸插件式機(jī)箱。110 kV小型化母線保護(hù)方案如圖2所示。

現(xiàn)階段南方電網(wǎng)V2.1版智能變電站110 kV母線保護(hù)屏配置110 kV母線保護(hù)（含分段保護(hù)功能）1臺(tái)、打印機(jī)1臺(tái)；110 kV母線PT及分段測(cè)控屏配置110 kV母線PT測(cè)控裝置2臺(tái)、110 kV分段測(cè)控裝置1臺(tái)。

肇慶110 kV港口變電站的110 kV母線保護(hù)屏配置110 kV小型化母線PT測(cè)控裝置1臺(tái)，110 kV小型化分段測(cè)控裝置1臺(tái)，110 kV小型化母線保護(hù)（含分段保護(hù)功能）1臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)打印，對(duì)比南方電網(wǎng)V2.1版智能變電站節(jié)約1面屏柜、1臺(tái)110 kV母線PT測(cè)控裝置以及1臺(tái)打印機(jī)。

3.2 110 kV小型化主變保護(hù)方案

肇慶110 kV港口變電站主變配置雙重化的主、后一體小型化變壓器電氣量保護(hù)和一套本體非電量保護(hù)，本體非電量保護(hù)集成于本體智能終端，非電量保護(hù)采用就地直接電纜跳閘，信息通過(guò)本體智能終端上送過(guò)程層GOOSE網(wǎng)。主變保護(hù)屏內(nèi)取消打印機(jī)，改為采用網(wǎng)絡(luò)打印的方式，設(shè)備采用4U高度19/2英寸插件式機(jī)箱。110 kV小型化主變保護(hù)方案如圖3所示。

以單分支主變?yōu)槔?，現(xiàn)階段南方電網(wǎng)V2.1版智能變電站110 kV主變保護(hù)屏A配置主變保護(hù)1臺(tái)、打印機(jī)1臺(tái)；主變保護(hù)屏B配置主變保護(hù)1臺(tái)、打印機(jī)1臺(tái)；主變測(cè)控屏配置高壓側(cè)及本體測(cè)控裝置1臺(tái)、低壓側(cè)測(cè)控裝置1臺(tái)。

肇慶110 kV港口變電站110 kV主變保護(hù)屏A小型化主變保護(hù)1臺(tái)，小型化主變高壓側(cè)及本體測(cè)控1臺(tái)，小型化主變低壓側(cè)測(cè)控1臺(tái)，采用網(wǎng)絡(luò)打??；主變保護(hù)屏B小型化主變保護(hù)1臺(tái)，采用網(wǎng)絡(luò)打??；對(duì)比南方電網(wǎng)V2.1版智能變電站節(jié)約1面屏柜、2臺(tái)打印機(jī)。

4 其他智能化技術(shù)應(yīng)用

肇慶110 kV港口變電站作為南方電網(wǎng)示范工程，除縱向集成及小型化二次設(shè)備外，在該項(xiàng)目中還包括如表1所示的智能化試點(diǎn)應(yīng)用。

表1 其他智能化試點(diǎn)應(yīng)用清單

5 結(jié)語(yǔ)

縱向集成裝置，單裝置實(shí)現(xiàn)間隔保護(hù)、測(cè)控、合并單元/智能終端的功能，采樣環(huán)節(jié)少，響應(yīng)快速，裝置光口數(shù)量少，發(fā)熱量小，SCD工作量較少，集成和調(diào)試簡(jiǎn)單清晰，節(jié)約了裝置數(shù)量，減少了交換機(jī)端口，減少了光纖量；小型化二次設(shè)備，減少了屏柜數(shù)量和裝置間電纜光纜長(zhǎng)度，節(jié)約了占地面積，降低了造價(jià)成本。肇慶110 kV港口變電站中，縱向集成、小型化二次設(shè)備以及其他智能化應(yīng)用的試點(diǎn)，能夠促進(jìn)技術(shù)迭代，推動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展，總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)推廣應(yīng)用條件，形成有效模式，為探索南方電網(wǎng)智能變電站未來(lái)發(fā)展方向貢獻(xiàn)一份力量。