智能变电站二次回路的实现方式研究

谢威，樊芮，孙健

（1.国网湖南省电力有限公司检修公司；2.国网湖南省电力有限公司供电服务中心（计量中心）；3. 智能电气测量与应用技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410004）

1 智能变电站光路结构

相比传统的综合自动化变电站，智能变电站通过就地化、数字化的方式采集二次量，常规二次电缆被传递数字量的光缆所替代，增加了二次过程层设备。智能变电站二次设备间采用光纤以及网络进行数据传输与通信，从而取代常规二次电缆回路。如图1 典型光回路结构图所示，现有的智能站大部分采用互感器、合并单元、智能终端模式设计，两者已成为智能变电站的重要接口设备，实现了电模拟量信号与光数字量信号的转换。智能变电站中的智能终端拥有控制及信号传输的功能，等同于代替了常规变电站所具有的操作箱。一方面智能终端将断路器、隔离刀闸以及接地刀闸等设备位置接点信息和储能、压力等本体硬接点模拟信号转化为光数字信号（即GOOSE 报文），通过光纤分别上传至间隔层保护设备、后台监控、故障录波及网络分析等应用；另一方面，它将来自保护的跳合闸控制和遥控GOOSE 信号转化成常规的电控制信号，以硬接点的形式，通过控制电缆实现对一次设备的测量、监视、控制等功能。

生药智能变电站采用GOOSE 点对点直跳的形式确保开关在保护动作时实现可靠动作。间隔层由测控、保护、录波、计量等设备和间隔层通信总线共同组成。间隔层的设备通过过程层总线，接收设备的SV、GOOSE 信息，从而实现控制互锁、互操作过程层设备的功能。各间隔的保护设备之间，通过间隔层交换机或中心交换机取得联系，完成启动失灵、解复压闭锁和发远跳令等功能。同时，智能变电站通过站控层交换机与各保护测控装置进行联系，实现了后台监控、远动及高级应用等功能。

2 智能站和常规站的典型二次回路对比分析

在智能站中，除电源回路外，常规意义上的以二次接线为其表现形式的二次回路已经基本不存在。被虚拟化的二次回路给二次系统工作带来了一定难度，如二次回路的排查、故障分析等，由于没有具体的二次回路图纸，增加了一定的工作难度。因此，有必要对智能变电站和常规站的二次回路进行详细的对比分析。本节以生药智能变电站220kV 侧二次虚回路和常规站典型二次回路为对比分析对象，主要分析智能站与常规站二次回路的差异所在。

2.1 电压电流回路分析

（1）电压回路。如图1 所示。常规站中保护、测量、计量及零序电压的采集，由一次侧母线PT4 个绕组经电缆接至PT 端子箱，最后接至PT 并列屏，A 套保护和测量电压共用1 个绕组，B 套保护、计量及零序电压分别单独用1 个绕组，然后再经电缆将I 母及II 母电压送至保护及测控装置使用，计量电压和零序电压分别送至对应的采集装置。

图1 常规站电压回路结构示意图

（2）电流回路。220KV 线路间隔为双重化配置保护，在常规站中，从TA 本体6 个绕组对应双套配置的线路、母线保护、测量以及计量装置，通过电缆接入端子箱，再分别送至对应的保护装置，其交流回路联结关系为TA 本体接线盒—TA 端子箱—线路、母差保护、测控以及计量屏。

2.2 保护回路

智能站和常规站保护回路包括跳合闸回路、启动失灵回路、开入开出回路以及远跳回路。智能站与常规站中保护装置的逻辑判断动作原理相同，区别在于常规保护动作时，各开入接收、开出输出通过常闭点断开、常开点闭合导通并将二次回路断开来实现，而在智能站中，则是将智能终端的跳1、跳2、跳3 开入虚端子与保护装置的跳A、跳B、跳C 开出虚端子相连，其接收到跳闸指令后再动作，完成保护跳闸回路，合闸回路类似。同样保护开入由保护装置开入虚端子与智能终端开出虚端子连接而实现，智能终端相当于回路中的桥梁，能够承上启下，保护装置与一次设备电气量通过它建立联系。若将智能终端看作具有简单逻辑功能的保护装置，那么保护回路与常规变电站将是完全相同的，包括保护跳闸回路、重合闸回路、TJR 回路、开关位置监视回路。

2.3 特殊回路

“六统一”常规站线路保护装置有“闭锁重合闸”和“压力低闭锁重合闸”两个开入点，其中闭锁重合闸的开入采用“手合接点”、“不启动重合三跳接点”、“操作箱失电”、“手跳”。压力低闭锁重合闸开关量输入采用操作箱内的断路器操动机构“压力低闭锁重合闸接点”。

220kV 智能站与常规站最大的区别在于智能终端双重化，而常规站中操作箱只有1 个，因此不仅在重合闸回路中稍有区别，同时也存在于闭锁重合闸回路中。因断路器通常只有1 组合闸线圈，不能与双重化配置的智能终端一一对应，为简化回路，固定由第1 套智能终端进行合闸，第2 套智能终端发出重合闸出口接点，也接入第1 套智能终端的合闸回路；第2 套智能终端内的合闸回路备用，跳位监视回路通过接入断路器常闭辅助接点来解决。

智能站中闭锁重合闸可以在线路保护和智能终端上来实现，保护装置收到闭锁重合闸GOOSE 后，重合闸不动作，智能终端在有闭锁重合闸开入后，重合闸GOOSE 不对应，也达到了闭锁作用。因此针对双重化配置智能终端时，应具有同时输出至另一套智能终端的闭重触点，防止另一套智能终端误重合。

3 智能变电站在检修工作上带来的转变

（1）常规变电站中，后台系统的保护功能是按照“硬压板”的形式，在后台界面中所实现，而如今在智能站中转变为“软压板”的形式，仅保留了检修硬压板，因此也对检修工作和安措执行带来了不一样的方式。

（2）常规站中一般单装置异常的影响范围仅限于本装置，只需停用本装置即可。而智能站中的合并单元、智能终端以及交换机等公用设备有异常时，影响与之相关联的设备，尤其是合并单元异常时，可能需要退出与之关联保护。

（3）常规站采用短接CT 回路、断开PT 回路、退出口硬压板、解除电缆接线等。而智能站二次检修的安措实施方案一般采用退软压板、投检修压板、拔光纤的方式。同时，为加强安全性，防止直采断链未闭锁而导致母差误跳运行开关，一般按一拔直跳、二拔组网、三拔直采的顺序拔纤，只有在单间隔二次设备连接的间隔交换机上，才会采用拔级联光纤的方式，以彻底隔断运行间隔的过程层的网络联系。

（4）智能设备检修硬压板投入后，设备会进入检修状态，并发出绑定“TEST 置1”检修品质位的数据流，接收到的数据流一定要具有相同的检修品质，才会实现对应的功能，否则设备将判别为采样或开入量“状态不一致”，对应屏蔽功能。

（5）根据故障信息，确定故障回路。在现场通过发现的故障信息，如调取后台报文、故障录波报文、网络分析仪报文等信号，根据该智能站具体的二次回路的具体光回路结构，可以判断故障出现在具体的哪个回路。

4 结语

本文主要以220kV 生药智能变电站和常规站220kV 侧的二次系统为分析对象，将智能变电站的二次虚回路和常规站的二次传统回路进行了较为详细的对比分析，包括描述了常规站中主要二次回路构成、智能站中电压回路、电流回路、跳合闸回路、启动失灵等主要回路中SV、GOOSE 信号发送和接收实现方式以及虚端子的连接情况。在对比分析的基础上，进而对智能变电站的二次回路的故障排查给出了几点建议。本文分析了实际工程中智能站二次回路实现方式的变化，可为后续智能站的二次回路设计、故障分析排查以及未来发展提供一定的参考和借鉴。