浅谈智能变电站关键技术与设备的运维

周　勇（国网江西省电力公司九江供电分公司）

浅谈智能变电站关键技术与设备的运维

周勇（国网江西省电力公司九江供电分公司）

近几年，随着电网的发展和规模不断扩大，江西九江供电公司陆续投运了220kV和110kV智能变电站，由于智能变电站的一、二次设备及日常运维、操作、检修等与常规变电站有很大的不同。一线变电运维、检修人员业务技能难以满足智能变电站发展的步伐，这就迫使变电运维、检修人员加强对智能变电站的关键技术和设备的学习。本文结合日常实际工作进行了一些智能变电站关键技术和设备一些概念及工作原理总结归纳，并进行简要的阐述。

IEC61850；电子式电流互感器；合并单元；智能终端与GOOSE

1　引言

（1）智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转化和控制的核心平台之一是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。主要分为站控层、间隔层、过程层。

（2）智能变电站与传统变电站的差异主要体现在三个方面：一次设备智能化、设备检修状态化，以及二次设备网络化。关键技术与设备主要包括：IEC61850、电子式电流互感器合并单元智能终端与GOOSE等

2　IEC61850

（1）IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。它通过标准的实现，实现了智能变电站的工程运作标准化。使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明。不论是哪个系统集成商建立的智能变电站工程都可以通过SCD（系统配置）文件了解整个变电站的结构和布局，对于智能化变电站发展具有不可替代的作用。

（2）IEC61850的特点是：①面向对象建模；②抽象通信服务接口；③面向实时的服务；④配置语言；⑤整个电力系统统一建模。

3　电子式电流互感器

（1）一种装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电压或电流传感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。

（2）目前智能变电站一次设备智能化主要体现在电子式互感器上，电子式互感器具有优良的性能，采用光纤点对点或组网的方式传输数据，很好的适应了智能变电站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的发展。

4　合并单元

（1）合并单元是互感器与二次设备接口的关键装置。有两方面作用：①数据合并，同时接受并处理电流互感器和电压互感器的输出信号，并按IEC60044-8或IEC61850-9-2的要求输出信号；②数据同步，电流互感器和电压互感器相互独立，其同步的实现由合并单元完成。

（2）不同的测控装置及保护装置根据自己的需求从合并单元获取一次侧电流电压信息。合并单元在一定程度上实现了过程层数据的共享和数字化，做为智能站间隔层、站控层设备的数据来源，作用十分重要。

（3）合并单元的基本工作原理

合并单元的交流模件从互感器采集模拟量信号，对一次互感器传输的电气量进行合并和同步处理。母线合并单元称为一级合并单元，间隔合并单元称为二级合并单元。二级合并单元接收一级合并单元级联的数字量采样，再通过插值法对模拟量信号和数字量信号进行同步处理。同步处理的作用是消除模拟量采样与数字量采样之间的延时误差，从而消除相位误差。对于需要做电压并列和切换的合并单元，需采集开关量信号（断路器、隔刀位置）。装置完成并列、切换功能后，将采样数据以IEC61850-9-2或IEC60044-7/8格式输出。在组网模式下，为了使不同合并单元的采样数据能够同步，还需接入同步信号。

图1　合并单元原理图

5　智能终端与GOOSE

（1）一种智能组件。与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：断路器、刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。对上采用GOOSE数字化接口，和间隔层设备进行通信；对下采用常规电缆，和一次设备进行接口。

（2）功能：①具有断路器操作功能：接收保护装置跳合闸命令，具有跳合闸回路及回路监视、具有电流保持功能、具有跳合闸压力闭锁及其它闭锁功能，位置信号及状态信号合成；②具有测控功能：遥信开关量输入、遥控；温湿度测量；③具有自检功能：基础自检功能、状态监测

（3）智能终端的分类根据应用场合的不同，智能终端大致可分为如下四类：

①分相智能终端：用于分相开关间隔；②三相智能终端：用于三相开关间隔；③PT智能终端：用于PT的信号采集及控制；④变压器智能终端：用于变压器间隔；

（4）智能终端工作原理：智能终端通过开关量采集模块采集开关、刀闸、变压器等设备的信号量，通过模拟量小信号采集模块采集环境温湿度等直流模拟量信号，这些信号经处理后，以GOOSE报文形式输出。智能终端还接收间隔层发来的GOOSE命令，这些命令包括保护跳合闸、闭锁重合闸、遥控开关/刀闸、遥控复归等。装置在接收到命令后执行相应操作。同时，智能终端还具备操作箱功能，支持就地手动的开关操作。

图2　智能终端原理图

（5）GOOSE概念：面向对象的通用变电站事件（Generic objectoriented substation event）是IEC61850定义用于快速和可靠传送变电站自动化系统中实时性要求高的信息事件的通信模型。

（6）GOOSE与智能终端

①GOOSE跳合闸：接收保护和测控装置送来的GOOSE命令，对断路器、隔离刀闸和接地刀闸进行分合闸操作。②断路器操作回路：具有传统操作回路功能，如跳合闸电流保持、回路监视等。③GOOSE遥信：采集开关量信号，通过GOOSE上送给保护和测控装置。④GOOSE遥测：采集4～20mA或0～5V模拟量信号，通过GOOSE上送给测控装置。

6　合并单元与智能终端的保护压板（含软压板）日常运维操作原则及注意事项

（1）处于“运行”状态的合并单元、保护装置、智能终端不得投入检修硬压板。

①误投合并单元检修硬压板，保护装置将闭锁相关保护功能；

②误投智能终端检修硬压板，保护装置跳合闸命令将无法通过智能终端作用于断路器；

③误投保护装置检修硬压板，保护装置将被闭锁。

（2）合并单元检修硬压板操作原则

①操作合并单元检修硬压板前，应确认所属一次设备处于检修状态或冷备用状态，且所有相关保护装置的SV软压板已退出，特别是仍继续运行的保护装置。

②一次设备不停电情况下进行合并单元检修时，应在对应的所有保护装置处于“退出”状态后，方可投入该合并单元检修硬压板。

（3）智能终端检修硬压板操作原则

①操作智能终端检修硬压板前，应确认所属断路器处于分位，且所有相关保护装置的GOOSE接收软压板已退出，特别是仍继续运行的保护装置。

②一次设备不停电情况下进行智能终端检修时，应确认该智能终端跳合闸出口硬压板已退出，且同一设备的两套智能终端之间无电气联系后，方可投入该智能终端检修硬压板。

（4）其他注意事项

保护装置检修硬压板操作前，应确认与其相关的在运行保护装置所对应的GOOSE接收、GOOSE发送软压板已退出。

断路器检修时，应退出在运保护装置中与该断路器相关的SV软压板和GOOSE接收软压板。

操作保护装置SV软压板前，应确认对应的一次设备已停电或保护装置GOOSE发送软压板已退出。否则，误退保护装置“SV软压板”，可能引起保护误、拒动。

另：部分厂家的保护装置“SV软压板”具有电流闭锁判据，当电流大于门槛值时，不允许退出“SV软压板”。因此，对于此类装置，在一次设备不停电情况下进行保护装置或合并单元检修时，“SV软压板”可不退出。

7　结语

综上所述智能变电站是坚强智能电网的基石和重要支撑，是今后电网发展的主要方向，掌握好智能变电站相关知识对从事变电相关专业人员具有重要的意义。

[1]智能变电站技术与应用.中国电力出版社.

[2]IEC61850应用入门.中国电力出版社.

[3]智能变电站技术与实践.中国电力出版社.

[4]智能变电站自动化系统原理与应用技术.中国电力出版社.

[5]智能变电站软压板实训教材.国电南瑞.

TM73

A

2095-2066（2016）31-0077-02

2016-10-19