淺析智能變電站合并單元的應(yīng)用

摘 要：在智能電網(wǎng)背景下，智能變電站大規(guī)模發(fā)展，隨著變電站的智能化，合并單元在智能化變電站的應(yīng)用不斷增多，簡單介紹了合并單元的產(chǎn)生、定義，合并單元和電子式互感器的接口功能，與保護測控設(shè)備的接口功能，模擬量高精度采樣同步功能，以及合并單元的安放和傳輸信號的問題，探索了合并單元在智能變電站中的應(yīng)用。通過對合并單元的了解和認(rèn)識，更加清晰智能變電站的合并單元的正常運行與否，直接影響變電站“智能化”的水平，分析了合并單元的同步問題，并基于合并單元在站內(nèi)故障率居高不下的現(xiàn)狀，概括合并單元運行時的常見故障，給出相應(yīng)建議，為智能變電站的調(diào)試以及運行提供經(jīng)驗參考，促進智能變電站運維水平的提高，為智能電網(wǎng)的運行提供保障。

關(guān)鍵詞：合并單元；故障；運行

隨著我們國家建設(shè)智能電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略的提出，智能電網(wǎng)掀起了電網(wǎng)發(fā)展的新篇章。智能變電站的合并單元和智能終端等相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用不斷發(fā)展增多，然而，合并單元發(fā)生故障的概率較多，一直以來都影響著智能變電站的發(fā)展，因此，對智能變電站合并單元的應(yīng)用現(xiàn)狀以及存在問題的分析和未來發(fā)展方向的探討，對智能變電站技術(shù)的提高和完善將會有很大的促進作用。

1 智能變電站中合并單元的應(yīng)用

1.1 合并單元的產(chǎn)生和定義

隨著傳統(tǒng)變電站向智能化變電站的方向發(fā)展，一、二次設(shè)備的重新定位，首先是高速數(shù)據(jù)接口取代了傳統(tǒng)的AD變換，其次是一次設(shè)備的執(zhí)行器取代了保護裝置發(fā)布命令，傳統(tǒng)的開關(guān)量輸出DO、輸入DI都移入智能化開關(guān)，合并單元隨之產(chǎn)生。合并單元是一個物理單元，在過程層的設(shè)備是非常關(guān)鍵的，二次轉(zhuǎn)換器的電流或電壓數(shù)據(jù)經(jīng)過合并單元進行時間相關(guān)組合。合并單元的輸入信號與傳統(tǒng)的輸入模擬信號不同，而是由數(shù)字信號組成，其中包括來自變電站的同步信號、采集器的采樣值、電源狀態(tài)信息等，使用高速光纖接口接入合并單元。輸入信號在合并單元被進一步處理，與此同時，合并單元通過光纖向間隔層智能電子設(shè)備輸出經(jīng)過處理過的采樣合并數(shù)據(jù)。

1.2 合并單元的作用

合并單元的接口功能可以分為兩種功能，一種是和傳統(tǒng)的電子式互感器配合實現(xiàn)接口功能，另一種是和保護測控設(shè)備配合實現(xiàn)接口功能。合并單元自身帶有轉(zhuǎn)換器，本身能夠?qū)?shù)據(jù)進行采集和轉(zhuǎn)換，不需要額外增加轉(zhuǎn)換器，減少了成本，其次，合并單元的每個轉(zhuǎn)換器都能夠連接數(shù)據(jù)流，不會相互干擾影響，通過合并單元再把數(shù)據(jù)傳送給相應(yīng)的保護和測控裝置，實現(xiàn)保護和測量以及控制的要求，但前提是，合并單元要和相應(yīng)的電子式互感器相配合，這就是合并單元和電子式互感器配合實現(xiàn)的接口功能，合并單元通過與電子式互感器的配合實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，實現(xiàn)接口功能，然后把數(shù)據(jù)處理之后出輸給相應(yīng)的保護測控裝置，實現(xiàn)接口功能，合并單元的接口功能主要是起到了數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換和發(fā)送的功能，通過互感器采集，自身轉(zhuǎn)換之后把數(shù)據(jù)傳遞給控制設(shè)備，這些數(shù)據(jù)包括命令、指令、狀態(tài)等。

2 合并單元的同步

電力系統(tǒng)保護對模擬量的采樣不僅要求高精度，更重要的是要同步，電力系統(tǒng)一般都是三相電流和電壓，無法做到同步，那么采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)難以處理，最終不能實現(xiàn)采集到的電壓和電流同步，實現(xiàn)不了三相平衡，就會對電網(wǎng)的安全運行帶來很大的危害；除此之外，電力系統(tǒng)要實現(xiàn)功率和阻抗的計算，也需要對同一間隔層的模擬量進行同步，否則就會造成偏差，或者無法計算相應(yīng)的功率和阻抗。

合并單元收采集器的多路電流或電壓之間需要同步。由于不同采集器各自時鐘節(jié)拍不同，發(fā)送到合并單元的采樣數(shù)據(jù)到達(dá)先后不同，合并單元需要對采集器數(shù)據(jù)進行插值同步。比如羅氏線圈原理的電子式互感器輸出是微分后的信號，該信號產(chǎn)生相位差90°放大高次諧波，可以使用硬件積分，利用運放加電容電阻構(gòu)建積分回路實現(xiàn)，此種方法優(yōu)點是易實現(xiàn)，缺點是會受到環(huán)境的溫濕度等影響，各項參數(shù)調(diào)節(jié)比較麻煩，另一種方法是使用軟件積分，利用軟件算法累加積分，用軟件濾高次諧波，此種方法優(yōu)點是靈活，參數(shù)調(diào)節(jié)容易，并且性能穩(wěn)定，缺點是軟件的程序復(fù)雜，數(shù)據(jù)窗口難以選擇。

現(xiàn)在，合并單元同步仍然是以全球定位系統(tǒng)進行同步，全球定位系統(tǒng)發(fā)送的秒脈沖作為時鐘基準(zhǔn)源可以精確到千分之一秒以內(nèi)。另一方面，使用外部全球定位系統(tǒng)作為同步時鐘源時，需要在智能變電站內(nèi)獨立增加一個光纖或光纜構(gòu)成秒脈沖光纖網(wǎng)，這樣不僅使硬件變得更加復(fù)雜，而且，一旦外部全球定位系統(tǒng)的秒脈沖信號小時，合并單元將無法同步。

3 合并單元運行中注意事項及常見的故障問題及相應(yīng)處理建議

3.1 合并單元運行的注意事項

（1）合并單元無異常時，裝置的運行燈應(yīng)保持常亮狀態(tài)，告警燈保持不亮狀態(tài)。（2）如果相應(yīng)的指示燈不停閃爍，則檢查相應(yīng)的信號或者通信是否正確；例如：“同步”指示燈不停閃爍，檢查同步信號是否正確。（3）合并單元應(yīng)采用最可靠的手動并列方式，在手動并列前檢查所有的并列條件是否滿足，如不滿足則不能操作，否則會失去電壓，如果并列出現(xiàn)異常，則不能繼續(xù)操作，應(yīng)采取緊急措施防止失去電壓。（4）若裝置的告警信號燈點亮后，需要查看相應(yīng)的告警內(nèi)容，找出告警的原因。相應(yīng)的告警原因可以在事件狀態(tài)以及日志記錄中查看。

3.2 合并單元常見的故障問題和相應(yīng)處理建議

（1）合并單元告警總，該故障含義表示合并單元發(fā)生異常，與面板告警燈對應(yīng)，采取的相應(yīng)處理措施是：首先檢查報文，其次上報信息給調(diào)度部門并停止使用合并單元。（2）失去同步，該故障的含義表示合并單元失去同步信號源，采取的措施是：檢查同步信號鏈路是否正常。（3）平臺告警，該故障表示原件平臺告警，采取的處理措施是：首先檢查報文，其次上報信息給調(diào)度部門并停止使用合并單元。（4）FT3接收（X）中斷，X=1，2，該故障表示FT3接收（X）通信中斷的信號由面板“FT3接收（X）”燈反饋，X=1，2，采取的措施是：檢查FT3（X），X=1，2，口接收鏈路、所連接的電壓合并單元。（5）GOCB（X）中斷，X=1，2，3，4，5，該故障表示GOOSE數(shù)據(jù)（X），X=1，2，3，4，5接收發(fā)生中斷，采取的處理措施是：檢查相應(yīng)的GOOSE系統(tǒng)鏈路。（6）GOOSE中斷，該故障表示面板“GOOSE通”燈顯示GOOSE中斷的狀態(tài)，GOOSE鏈路發(fā)生斷鏈或者合并單元與智能終端GOOSE斷開連接，采取的處理措施是：檢查系統(tǒng)鏈路，重點檢查GOOSE鏈路。（7）并列告警，該故障表示并列狀態(tài)非法，由母線合并單元發(fā)出，采取的處理措施是：檢查與之對應(yīng)的并列狀態(tài)，采取緊急措施。（8）切換告警，該故障表示切換狀態(tài)異常，為間隔合并單元發(fā)出，采取的處理措施是：檢查與之對應(yīng)的切換狀態(tài)，采取緊急措施。

4 結(jié)束語

合并單元在智能化變電站中作為不可或缺的部分，合并單元的應(yīng)用技術(shù)對電網(wǎng)安全穩(wěn)定可靠運行有著重要作用。通過對合并單元的簡單介紹，包括合并的產(chǎn)生，作用，以及應(yīng)用現(xiàn)狀，對合并單元的同步問題以及運行時一些常見的故障進行了總結(jié)，給出了處理的方法。可以預(yù)見的是，為了電網(wǎng)的安全可靠運行，隨著技術(shù)的發(fā)展，合并單元技術(shù)會更加先進，故障率得到不斷地降低。但是也需要完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對入網(wǎng)測試的要求更加嚴(yán)格，合并單元在速度、精度、通信、同步、接口方式等方面技術(shù)也將不斷進步，為智能電網(wǎng)發(fā)展起到更好的支撐作用。

參考文獻(xiàn)

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