智能終端裝置在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用

王文學

【摘要】現(xiàn)代信息、通信、控制和測量技術(shù)快速發(fā)展為發(fā)展智能電網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。河北電力公司白洋淀220kV變電站作為新型的數(shù)字化變電站，是由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，通過IEC61850通信規(guī)約，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；數(shù)字化變電站；電子式互感器；智能控制箱；GOOSE

可再生能源、分布式能源快速發(fā)展，需要用智能化的技術(shù)和手段應(yīng)對各種挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代信息、通信、控制和測量技術(shù)快速發(fā)展為發(fā)展智能電網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。智能電網(wǎng)利用傳感、嵌入式處理、數(shù)字化通信和IT技術(shù)，使電網(wǎng)可觀測，可控制和自動化，從而打造更加清潔、高效、安全、可靠的電力系統(tǒng)。

數(shù)字化變電站建設(shè)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，下面我們就以河北省電力公司的220kV白洋淀數(shù)字化變電站為例，對我國數(shù)字化變電站的建設(shè)與運行方面進行探討。

220kV白洋淀數(shù)字化變電站是河北南網(wǎng)的第一座220kV數(shù)字化變電站，是由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，通過IEC61850通信規(guī)范，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。

白洋淀變電站分為三個電壓等級：220kV、110kV、35kV。全站除380V配電裝置外，全部采用智能化一次設(shè)備（電子式互感器（EVCT/EVT）、合并器、智能終端等）；全站保護測控采用IEC61850規(guī)約，使用MMS網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，采用光纖通信技術(shù)全面取代了開關(guān)場地到保護屏間的電纜硬連接。35kV母線保護、低周低壓減載裝置、主變過負荷裝置跳35kV各間隔采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制和跳閘技術(shù)。35k保護裝置采用光纖以太網(wǎng)接站控層網(wǎng)絡(luò)。

下面我們就以220kV線路間隔為例介紹電子式互感器、遠端模塊、合并單元、及保護裝置的功能及之間的聯(lián)系。

1.電子式互感器、遠端模塊

目前在電力系統(tǒng)獲得廣泛應(yīng)用的是電磁式電流、電壓互感器。隨著電力系統(tǒng)向大容量，高電壓等級方向發(fā)展，傳統(tǒng)的電磁式互感器逐漸暴露出許多缺點。主要有：

絕緣結(jié)構(gòu)復雜，造價高，尺寸大，支撐結(jié)構(gòu)復雜；測量精度低；存在鐵磁共振和磁飽和等問題；存在二次線圈開路而產(chǎn)生高壓的危險。

隨著電子技術(shù)和光纖通訊的快速發(fā)展，有源電子式互感器在技術(shù)上也獲得長足進步，并有部分產(chǎn)品在現(xiàn)場應(yīng)用。與傳統(tǒng)互感器相比，電子式互感器具有如下諸多優(yōu)點：高低壓側(cè)隔離，絕緣簡單，性價比高；不含鐵芯，消除鐵磁諧振和磁飽和等問題；抗電磁干擾性能好，無二次線圈開路高壓危險；測量精度高，動態(tài)范圍大。白洋淀220kV線路采用是南瑞繼保生產(chǎn)的PCS-9250-EGI-220-600電子互感器，

遠端模塊與相應(yīng)的電子式互感器配置，電子式互感器將其采集的電壓、電流傳遞給其對應(yīng)的遠端模塊，這樣遠端模塊就采集了采集一相保護電流、測量電流和測量電壓；由于220kV一次GIS罐體部分不是三相共箱，則一個遠端模塊NR1454A同時分別與一路Rogowski線圈，一路低功率鐵心線圈和一路電容分壓環(huán)的輸出連接，則一個線路間隔的三相模擬量通過三個遠端模塊的三根光纖輸出給合并單元PCS-221A。

2.合并單元

254線路間隔采用南瑞繼保生產(chǎn)的PCS-221A電子式互感器線路合并單元，在線路間隔中，一臺合并單元完成一個線路間隔的全部模擬量的采集，同時接受母線合并單元PCS-221B數(shù)據(jù)并以IEC60044-8的通訊協(xié)議上送。一個線路間隔的所有模擬量采集可以通過合并單元靈活擴展給多個保護、測控等裝置提供數(shù)據(jù)。

圖1 電子式互感器、遠端模塊、

合并單元、保護測控裝置連接圖

254線路的保護就地組屏方式采用雙重化配置的一套為南瑞繼保的PCS931、另一種保護為四方的103D。PCS-221A電子式互感器線路合并單元通過不同的通訊協(xié)議將所采集的模擬量傳遞給相關(guān)保護裝置。圖1為電子式互感器、遠端模塊、合并單元、保護測控裝置連接圖。

3.智能控制箱

PCS-9821智能裝置是為是為實現(xiàn)對高壓開關(guān)設(shè)備（主要針對室內(nèi)GIS）的智能控制而設(shè)計開發(fā)的，裝置將二次測控功能與GIS就地匯控功能結(jié)合在一起，構(gòu)成智能開關(guān)功能，并可與PCS-900系列保護裝置一起組屏安放于GIS旁，構(gòu)成保護及智能控制柜，實現(xiàn)面向間隔的保護、測控和GIS智能控制一體化。

PCS-9821智能裝置是新一代全面支持數(shù)字化變電站的測控裝置，裝置可支持電子式互感器和常規(guī)互感器，支持電力行業(yè)通訊標準DL/T667-1999（IEC60870-5-103）和新一代變電站通訊標準IEC61850，支持GOOSE跳閘功能。

4.GOOSE網(wǎng)絡(luò)

白洋淀變電站的35kV母差、低頻低壓減載裝置與過負荷聯(lián)切裝置采用了GOOSE網(wǎng)絡(luò)。通過GOOSE單網(wǎng)，35kV母差、低頻低壓減載裝置與過負荷聯(lián)切裝置通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)將控制信號發(fā)送給過PCS-96xx系列裝置，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)絡(luò)控制和跳閘技術(shù)。

綜上所述白洋淀變電站通過使用了智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備：PCS-900系列高壓保護裝置、PCS-9000系列四合一保護測控裝置、PCS-9700系列測控裝置、RCS-9700變電站自動化系統(tǒng)、RCS-9700系列通信設(shè)備滿足電子式互感器應(yīng)用的要求，滿足GOOSE應(yīng)用的要求、實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信功能。

參考文獻

[1]建設(shè)統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)——國家電網(wǎng)公司的選擇.

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[3]馮亞東.基于GOOSE的數(shù)字化變電站技術(shù)交流[J].南瑞繼保.