模块化变电站预制舱二次接口标准化方案设计

金祝飞，袁 敏

（1.嘉兴恒创电力设计研究院有限公司，浙江嘉兴314000；2.国网嘉兴供电公司，浙江嘉兴314000）

1 引言

随着智能变电站［1］的推广和普及，在变电站的设计和建设过程需要投入大量的精力。此外，智能变电站运行和维护阶段要求减少设备的退出次数和时间，提高设备使用效率，实现继电保护设备的互操作性及互换性。因此亟需寻求一种适用于智能变电站的即插即用［2］新技术。

国家电网二次设备“六统一”相关设计思路，规范了相关保护屏端子排的设计，如直流电源段、交流电压段、交流电流段、出口正段、出口负段等。因此，变电站的二次设备的相关回路具备良好的通用性，采用标准模块的变电站，其二次回路基本一致。在该基础上提出预制舱内二次设备接口标准化设计方案。

2 预制舱二次设备接口标准化设计概述

智能变电站预制舱，实现舱内整套二次设备由厂家集成及工厂化加工，减少设计、现场二次接线，简化检修维护工作，缩短建设周期。但就目前实施的预制舱方案，后期改扩建工程时仍需大量工作，使用效率还需提升。因此需要提出一种能适应各种厂家接口，实现二次设备间“即插即用”。

预制舱内屏柜的布线以便于施工和运维为原则，考虑统一布置在屏柜右侧，采用端子排与预制电（光）缆接口相结合的方式，按功能分区，从上而下布置。依次排列如下：

1）直流电源段（ZD）：本屏所有装置直流电源均取自该段；

2）强电开入段1（1-1QD）：保护测控1遥信开入回路，智能组件装置异常，装置故障等接入；

3）强电开入段2（2-1QD）：保护测控 2遥信开入回路，智能组件装置异常，装置故障等接入；

4）遥信段（YD）：保护或测控装置异常，装置故障等信号回路；

5）对时段（TD）：保护、测控装置电B码对时回路。

预制电（光）缆接口安装在屏柜内部的转接板，并按屏柜内装置规模的实际需求，综合考虑，进行适当选型，形成接口设备型号相对固定、布局相对有序、合理的转接板。对转接板内的接口设备的插针进行标准化定义，以便通过预制的双端光缆、电缆与间隔设备连接，实现即插即用。模块化的端子排及标准化电（光）缆接口在屏柜内的布置示意图如下：

图1 转接板示意图

3 预制舱二次设备接口标准化设计

下面以220kV智能变电站内110kV预制舱为例，对二次设备接口标准化主要回路进行方案设计。

3.1 110kV线路保护测控屏

屏柜内主要有以下接口：电源回路、强电硬接点信号回路、电B码对时信号回路、光信号回路、以太网络回路接口。

电源回路接口：采用预制电缆及模块化端子排组合，配置电缆接口连接器。配置1根2芯预制电缆，1只2芯方型电缆接口连接器用于装置直流电源进线；配置2根2芯预制电缆，2只2芯方型电缆接口连接器用于保护测控装置电源接线。连接器插芯回路定义及编号配置见表1。

表1 电源回路接口

强电硬接点信号回路接口：采用预制电缆及模块化端子排组合，配置电缆接口连接器，按保护测控装置数量配置。每套配置1根16芯预制电缆，采用16芯圆型连接器，用于保护测控硬接点信的开入、开出和电B码对时信号接入；配置1根8芯预制电缆，采用8芯圆型连接器，用于智能终端硬接点信号的开入。连接器插芯回路定义及编号配置见表2、表3、表4。

表2 智能终端接口

表3 保护测控1接口

表4 保护测控2接口

电B码对时信号回路接口：采用预制电缆，配置电缆接口连接器，配置1根4芯预制电缆，采用4芯圆型连接器，用于电B码对时信号开入。连接器插芯回路定义及编号配置见表5。

表5 电B码回路接口

光信号回路接口：采用预制光缆，配置光缆接口连接器，按保护测控装置数量配置，每套配置1根8芯预制光缆用于至过程层交换机信号通信，采用4芯圆型连接器；配置3根8芯光缆用于至合并单元及智能终端信号通信，采用8芯圆型连接器。连接器插芯回路定义及编号配置见表6、表7、表8。

表6 预制光缆1接口

表7 预制光缆2接口

表8 预制光缆3接口

以太网回路接口：采用网口母子插，按保护测控装置数量配置，每套配置3个网口。

3.2 110kV 母线保护屏

屏柜内主要有以下回路接口：电源回路接口、强电硬接点信号回路接口、电B码对时信号回路接口等。

电源回路接口：采用预制电缆及模块化端子排组合，配置电缆接口连接器。配置2根2芯预制电缆，2只2芯方型电缆接口连接器用于2回装置直流电源进线；配置1根2芯预制电缆，1只2芯方型电缆接口连接器用于110kV母线保护装置电源接线；配置12根2芯预制电缆，12只2芯方型电缆接口连接器用于110kV过程层交换机电源接线。连接器插芯回路定义及编号按110kV线路保护测控屏配置格式具体配置。

强电硬接点信号回路接口：采用预制电缆及模块化端子排组合，配置电缆接口连接器，按保护测控装置数量配置。每套配置1根16芯预制电缆，采用16芯圆型连接器，用于保护测控硬接点信的开入、开出和电B码对时信号接入；配置1根8芯预制电缆，采用8芯圆型连接器，用于母线保护、过程层交换机等硬接点信号的输出。连接器插芯回路定义及编号按110kV线路保护测控屏配置格式具体配置。

电B码对时信号回路接口：采用预制电缆，配置电缆接口连接器，配置1根4芯预制电缆，采用4芯圆型连接器，用于电B码对时信号开入。连接器插芯回路定义及编号按110kV线路保护测控屏配置格式具体配置。

3.3 110kV 母联保护屏

屏柜内主要有以下回路接口：电源回路接口、强电硬接点信号回路接口、电B码对时信号回路接口等。

电源回路接口：采用预制电缆及模块化端子排组合，配置电缆接口连接器。配置1根2芯预制电缆，1只2芯方型电缆接口连接器用于装置直流电源进线；配置1根2芯预制电缆，1只2芯方型电缆接口连接器用于保护测控装置电源接线。连接器插芯回路定义及编号按110kV线路保护测控屏配置格式具体配置。

强电硬接点信号回路接口：采用预制电缆及模块化端子排组合，配置电缆接口连接器，按保护测控装置数量配置。每套配置1根16芯预制电缆，采用16芯圆型连接器，用于保护测控硬接点信的开入、开出和电B码对时信号接入；配置1根8芯预制电缆，采用8芯圆型连接器，用于智能终端硬接点信号的开入；配置1根8芯预制电缆，采用8芯圆型连接器，用于母联保护硬接点信号的输出。连接器插芯回路定义及编号按110kV线路保护测控屏配置格式具体配置。

电B码对时信号回路接口：采用预制电缆，配置电缆接口连接器，配置1根8芯预制电缆，采用8芯圆型连接器，用于电B码对时信号开入。

3.4 110kV线路故障录波屏

屏柜内主要有以下回路接口：电源回路接口、强电硬接点信号回路接口、电B码对时信号回路接口等。

电源回路接口：采用预制电缆及模块化端子排组合，配置电缆接口连接器。配置1根2芯预制电缆，1只2芯方型电缆接口连接器用于装置直流电源进线；配置1根2芯预制电缆，1只2芯方型电缆接口连接器用于装置交流电源进线；配置2根2芯预制电缆，2只2芯方型电缆接口连接器分别用于故障录波装置和显示器电源接线。连接器插芯回路定义及编号按110kV线路保护测控屏配置格式具体配置。

强电硬接点信号回路接口：采用预制电缆及模块化端子排组合方式，配置电缆接口连接器。配置1根8芯预制电缆，采用8芯圆型连接器，用于故障录波装置硬接点信的开出和电B码对时信号接入。连接器插芯回路定义及编号按110kV线路保护测控屏配置格式具体配置。

电B码对时信号回路接口：采用预制电缆，配置电缆接口连接器，配置1根4芯预制电缆，采用4芯圆型连接器，用于电B码对时信号开入。连接器插芯回路定义及编号按110kV线路保护测控屏配置格式具体配置。

此外，时钟同步扩展屏、线路电能表屏、直流分屏等二次接口标准化按上述方案设计。

4 预制舱集中转接柜接口标准化设计方案

4.1 集中转接柜接口标准化设计构思

转接柜作为内外部设备连接的中转站，可在工厂内按设计要求完成所有舱内设备二次接线、调试等工作。预制舱运至变电站现场安装后，现场变压器、断路器等外部设备的信号与智能终端柜内的预制的接口相连，智能终端柜与二次设备预制舱内的转接柜用双端预制光电缆连接，可实现二次设备“即插即用”。

预制舱内集中转接柜按间隔（线路）/功能（母差、对时）设置转接模块，每个转接模块由一定数量的预制电缆接口、预制光缆接口、光纤跳线接口等组成。

根据线缆接线规模和不同间隔的实际需求，综合考虑，进行适当选型，形成接口设备型号相对固定、布局相对有序、合理的转接模块，并对模块内的接口设备的插针进行标准化定义，以便通过预制的双端光缆、电缆与间隔设备连接，实现即插即用。

转接模块与舱内外（间隔）屏柜之间一一对应，预制光、电缆、网线按间隔（屏柜）整合到一个转接模块中，接线简单清晰，有利于工厂化加工、简化现场施工，无需传统的对线、接线等工作，同时也为后期运维指明功能作用，便于运维部门开展工作。

转接柜预制光缆接口采用双端预制MPO集束预制光缆接口，采用双端预制 MPO集束预制光缆，具有插入损耗小、光链路损耗低、安装便捷、外形结构紧凑，节省空间等优点；预制电缆接口采用圆形高密度航空插头预制电缆接口，可以解决传统矩形航插大量占用控制柜空间的问题。

4.2 集中转接柜接口标准化设计方案

（以110kV预制舱集中转接柜为例）

集中转接柜按间隔（功能）设置转接模块，每个功能模块单层布置，每面屏柜可设置13块转接模块，自上而下排列分别为：电源转接模块一、电源转接模块二、对时/计量等公用接口光转接模块、母线保护光转接模块、间隔光、电转接模块。集中转接柜布置图如图2：

图2 集中转接柜布置图

电源转接模块主要用于预制舱内直流电源分屏至预制舱外场地二次设备电源的转接。模块由3只12芯预制电缆接口和18只2芯预制电缆接口组成，分别作为电源转入接口和电源转出接口。示意图如下：

图3 电源转接模块

公用接口光转接模块主要用于预制舱内外对时、计量等光缆的转接。模块分舱外转接、转接柜内跳线及舱内转接三部分。其中舱外转接部分由1只8芯预制光缆接口组成，用于主时钟对时通信接口；转接柜内跳线部分由6只8芯光纤接口组成，用于对时、计量的柜内模块间跳线接口；舱内转接部分由6只8芯预制光缆接口组成，用于与舱内各间隔对时、计量光缆接口。

图4 公用接口光转接模块

母线保护光转接模块主要用于母线保护及过程层交换机光信号的转接。模块分转接柜内跳线及舱内转接两部分，其中转接柜内跳线部分由10只8芯光纤接口组成，用于母差GOOSE直采、母差SV直采、过程层组网柜内模块间跳线接口；舱内转接部分由10只16芯预制光缆接口组成，用于与舱内各间隔母差GOOSE直采、母差SV直采、过程层组网光缆接口。

图5 母线保护光转接模块

间隔光、电转接模块主要用于预制舱内各保护测控屏至预制舱外场智能控制柜的光缆、电缆的转接。模块分舱外转接及舱内转接两部分，其中舱外转接部分由1只8芯预制电缆接口、3只8芯预制光缆接口、2只8芯光纤接口组成，分别用于间隔智能终端硬接点信号；本间隔直采直跳、母差GOOSE直采、母差SV直采、过程层组网、对时及计量等电缆、光缆的接口；舱内转接部分由1只8芯预制电缆接口、3只8芯预制光缆接口、2只8芯光纤接口组成，用于与舱内间隔直采直跳光缆接口。

图6 光、电转接模块

5 结论

为深化预制舱二次设备接口标准化设计，实现二次设备间“即插即用”，对预制舱内、外二次设备之间的标准化接口技术展开研究与设计。预制舱内设置集中转接柜，柜内根据远景规模按间隔及功能设置转接模块，转接板根据工程规模设置对应数量的标准化光、电、网转接口，远景装置及其配线接口预留。备用机架内转接板至集中转接柜间线缆工厂预制，显著缩短施工周期。