智能變電站中斷路器智能單元的設計

田 超（國網河南原陽縣供電公司，河南 新鄉 453500）

智能變電站中斷路器智能單元的設計

田 超
（國網河南原陽縣供電公司，河南 新鄉 453500）

近年來，智能變電站正在各地如火如荼的建設，其中的斷路器智能單元，對于變電站設計、施工、調試、運行以及后期維護起著至關重要的作用。作者結合近年來與調試人員的一些交流，以及運行中實際問題，提出了斷路器智能單元設計的一些思路。

智能變電站；斷路器；智能單元

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.129

0　引言

一次設備智能化是智能變電站的主要特點，即要實現斷路器等高壓設備的數字化。其主要方式無外乎兩種，一種是將智能控制模塊形成一個單獨的智能終端中，并將其附加到斷路器上，另一種則是直接將智能控制和通信設備內嵌到現有的斷路器中。

由于一次設備的智能化比較困難，目前為實現變電站數字化的進度，國內的變電站基本采用常規斷路器加智能終端的方案進行過渡，常規斷路器通過附加組件實現部分智能化，如有需要，還可加裝通信組件和診斷組件，設備示意圖如圖1。

圖1　

其中，S為傳感器。

1　智能單元的特點分析

智能單元作為過程層的一部分，為過去的常規設備提供了數字化的接口。過程層智能單元通過光纖與間隔層通信的數字信號，決定斷路器、隔離開關等設備的開合，實現保護和控制。過程層采用的光纖網絡傳輸數字信號較以往的模擬信號有更強的抗干擾能力，信息交互和上傳比傳統的二次大量線纜連接都更為簡化，是一種較為經濟和快速的解決方案。

智能單元的主要任務和特點是數字化的接口、在線監測、智能控制和電子操作。數字化接口實現的主要功能是采集、上傳斷路器、隔離開關（包括地刀閘）的位置、開關本體信號和其他狀態信息；智能控制主要采取一定的策略設計控制程序，實現斷路器的最佳開斷、順序控制等。同時，傳感器采集電、磁、開關機械、控制回路及溫度等數據采集，在線監測的同時支持部分在線修復，根據狀態評估指導技術人員制定檢修計劃。智能控制的開關組件主要是通過電容儲能加變頻器直接驅動電機，機械運動部件較少，可靠性顯著提高。

2　智能單元取代常規二次連線的優勢

相對于以往復雜的二次回路，采用智能終端可以在基本不改變變電站現有設備的情況下實現一次設備的智能控制和間隔層設備的數字化通信，具體優點有：

（1）節約了電纜等設備的使用和相應的工程投資。智能變電站主要特點之一就是二次電纜數量極大的減少，控制電纜數字化以及多信道復用起到了很大的作用。

（2）光纖數字信號具有很好的電磁兼容性，且信息傳輸帶寬上限很高，可靠性比電纜也有顯著提高。

（3）一次線路上的傳感器所采集的信號不僅可以為變電站技術人員掌握線路情況、制定維修計劃，還可以通過外網傳輸到信息中心進行大數據的收集和分析，制定更合理的發電、輸電策略。

（4）經過優化的二次回路的功能結構，可以有效的簡化傳統電纜的冗余回路。光纖以太網的冗余相對于電纜冗余設計十分簡單方便。

（5）智能單元和數字信息化使得系統的互操作、運行和控制更容易實現和修改。

（6）大大減少了技術人員對線路進行調試的工作量，更多的調試可以通過控制臺進行，也減少了技術人員到現場調試的時間。

3　智能變電站斷路器智能控制單元的功能與結構

斷路器智能單元是應用于智能變電站一次開關設備操控的智能終端。支持實時的GOOSE通信，通過保護裝置、控制裝置的配合實現對斷路器、隔離開關等刀閘設備的操作，并定期采集間隔內一次開關設備的開關量信號。斷路器智能單元可以將傳統的一次斷路器設備改造為滿足數字化需求的智能斷路器設備，具體配置如下：

（1）支持數字化變電站IEC61850通信標準。斷路器應配備多個100M帶寬的以太網端口，通過網絡實現GOOSE命令的收發和網絡校時。

（2）能夠將GOOSE命令轉換為硬接點觸發，同時保留人工開合，滿足各類情況的需求。

（3）具有IEC61058標準中要求的快速響應能力，一般認為小于4ms。

（4）智能檢測單元應具有自檢功能，以及報告和保存系統日志的功能。

綜合上述要求，斷路器智能單元的基本參數應符合或高于以下數值：額定電壓DC110-220V，分合閘電流0.5-4A，功耗為30-100W。出口時間：繼電器出口時間為3-5ms，平均延時4ms，接收信號到出口動作小于8ms，刀閘控制時間小于10ms。開關量參數為至少20路開入12路開除，均為DC220/110V無源接點，光耦隔離。4路冗余出口，可采用額外開入開除插件。通訊接口應包括5組以上的RS-485接口和100M以太網通信功能。

［1］王璐.智能變電站過程層組網分析與應用［J］.電力系統保護與控制，2012（02）.

［2］黃燦，肖馳夫，方毅，鄭建勇.智能變電站中采樣值傳輸延時的處理［J］.電網技術，2011（01）.

［3］王德文，王艷，邸劍.智能變電站狀態監測系統的設計方案［J］.電力系統自動化，2011（18）.

［4］胡建斌，常曉杰，黃榮輝，史宏光.智能變電站過程層“三網合一”組網方案及VLAN劃分［J］.電工技術，2011（09）.

田超（1988-），男，河南新鄉人，本科，初級，研究方向：智能變電站。