一種典型的跨間隔就地化保護實施方案

熊威 陳澤華 朱長東

摘 要：詳細分析了傳統(tǒng)智能變電站在實際工程應(yīng)用中暴露的問題，以及新一代就地化保護的特點與優(yōu)勢?；谀?20kV智能變電站主變就地化保護掛網(wǎng)試運行項目，闡述了該工程中實際的主變保護實現(xiàn)方式以及保護子機之間、保護與通訊管理機、遠動裝置間的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為該類典型的“多子機，跨間隔”就地化保護結(jié)構(gòu)提供了工程參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站；跨間隔；就地化保護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.147

0 引言

近十年來，智能變電站取得了突飛猛進的發(fā)展，在變電站總數(shù)中的比例也不斷提高。相比于傳統(tǒng)變電站，智能變電站具有模型統(tǒng)一，設(shè)備智能，低碳環(huán)保等優(yōu)勢。然而多年的運行維護經(jīng)驗也揭示出許多新的問題：

（1）智能站過程層設(shè)備大量采用就地戶外柜安裝方式，戶外柜運行環(huán)境差，現(xiàn)有裝置達不到防護要求、且光口數(shù)量多、發(fā)熱量大、抗電磁干擾能力差、故障率高。而為改善二次設(shè)備運行環(huán)境加裝的戶外柜空調(diào)等溫控設(shè)備本身可靠性差，增加了運維工作量，效果欠佳。

（2）早期過程層智能設(shè)備硬件不夠成熟，運行過程中新問題不斷暴露，執(zhí)行反措升級及缺陷處理工作任務(wù)繁重。數(shù)據(jù)傳輸依賴光模塊和交換機，經(jīng)常出現(xiàn)通信鏈路中斷等問題，影響保護功能正常運行。

（3）智能變電站鏈路更為復(fù)雜，技術(shù)難度增加，對運行維護人員的技術(shù)水平提出了更高的要求。在電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大的同時，智能變電站處缺工作量增加，而檢修人員人數(shù)基本沒有增長，運維需求難以滿足。

1 新一代即插即用就地化保護特點

就地化保護是一種具有防水、防潮、防腐蝕能力的可貼近一次設(shè)備安裝的新型數(shù)字化保護裝置，其二次回路簡單，電纜耗費少，跳閘時間短以及即插即用易于維護等優(yōu)點使之成為下一代智能變電站的重要發(fā)展方向。與傳統(tǒng)智能變電站相比，就地化保護具有以下優(yōu)勢：

（1）保護運行更加穩(wěn)定，保護動作更加靈敏。就地化保護相比于智能站保護可減少中間環(huán)節(jié)，保護動作快、單間隔保護裝置整組動作時間相較目前智能變電站可減少8～10ms。采用電纜直采直跳，防止因鏈路中斷或光電轉(zhuǎn)換模塊故障造成的保護裝置閉鎖。

（2）運行維護更加方便。就地化保護裝置采用“工廠化調(diào)試，即插即用式檢修”的運維理念，大大減少了現(xiàn)場檢修時間。由于就地化保護裝置采用全密封封裝，傳統(tǒng)保護裝置修理更換插件的處缺方式不再適用，就地化保護統(tǒng)一采用標(biāo)準的航空接口，電纜線芯的功能經(jīng)過標(biāo)準化規(guī)定，在更換保護裝置時，裝置的外部回路均保持不變，而保護功能的校驗在檢修工區(qū)進行，因此裝置出現(xiàn)故障時可直接整體更換，現(xiàn)場工作得到簡化，檢修效率極大提高。

（3）經(jīng)濟高效、節(jié)能環(huán)保。采用無防護就地化保護可取消戶外柜空調(diào)、溫濕度控制器等輔助設(shè)備，減少交換機的使用，降低該類設(shè)備的運行維護成本。同時相比于傳統(tǒng)站保護，就地化保護裝置安裝在一次設(shè)備旁，單根電纜長度可由原主控室至開關(guān)場的上百米縮短至十米，大幅減少保護屏柜數(shù)量以及保護室面積，而相比于智能站保護，就地化保護集成了合并單元與智能終端，本間隔采用電纜直采直跳，因此大量減少了光纜數(shù)量。

2 跨間隔就地化保護組網(wǎng)方式

單間隔就地化保護貼近一次設(shè)備安裝，可直接通過電纜采集模擬量和開入并實現(xiàn)出口跳閘，對于跨間隔就地化保護如主變、母差則可通過多臺子機組合的方式進行擴展，以三圈主變的保護為例，主變高中低壓側(cè)間隔分別配置一個保護子機，每臺子機的電纜、光纜接口配置相同，接口分別為：接口1（電源開入接口），共7根電纜纖芯，包括直流電源，2組跳位繼電器和合后繼電器；接口2（開出量接口），共17根電纜纖芯，包括2組分相跳閘出口，2組合閘出口，以及裝置故障、裝置異常信號；接口3（通信接口），共16根纖芯光纜，其中1、2纖為對時，3-6纖為MMS及過程層網(wǎng)絡(luò)，7-14為保護環(huán)網(wǎng)，15、16為通信調(diào)試口；接口4（模擬量接口），包括1組電壓、2組電流。

功能上，每臺子機可獨立實現(xiàn)后備保護計算，三臺子機通過HSR保護環(huán)網(wǎng)連接共享采樣值，實現(xiàn)差動保護計算，由于采用標(biāo)準開出接口，每臺子機開出接點只能控制本側(cè)開關(guān)跳閘，跳母聯(lián)等功能通過過程層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，所有保護子機通過光纖連接交換機，組成SV/GOOSE/MMS保護專網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸主變跳母聯(lián)出口命令以及啟動失靈命令。交換機需同時配有光口和電口，保護管理機通過網(wǎng)線連接交換機，實現(xiàn)保護裝置信息的采集以及軟壓板操作，定值更改等，利用保護管理機打開任一保護裝置界面則可對所有子機進行同步操作。遠動裝置同樣通過網(wǎng)線連接交換機MMS網(wǎng)，采集保護裝置信息并轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。主變保護網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示：

3 結(jié)語

就地化保護裝置兼具傳統(tǒng)電纜回路的高可靠性與智能站光纖網(wǎng)絡(luò)的強大信息傳輸能力，同時裝置本身的高防護等級及標(biāo)準化接口使其更加耐用且易于更換。就地化保護的推廣，將大幅提高智能變電站的運行可靠性，縮短保護設(shè)備的維護檢修時間，目前，基于該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的就地化保護裝置已成功在宜昌220kV夷陵變電站掛網(wǎng)試運行。