模塊化變電站預制艙二次接口標準化方案設計

金祝飛，袁 敏

（1.嘉興恒創電力設計研究院有限公司，浙江嘉興314000；2.國網嘉興供電公司，浙江嘉興314000）

1 引言

隨著智能變電站［1］的推廣和普及，在變電站的設計和建設過程需要投入大量的精力。此外，智能變電站運行和維護階段要求減少設備的退出次數和時間，提高設備使用效率，實現繼電保護設備的互操作性及互換性。因此亟需尋求一種適用于智能變電站的即插即用［2］新技術。

國家電網二次設備“六統一”相關設計思路，規范了相關保護屏端子排的設計，如直流電源段、交流電壓段、交流電流段、出口正段、出口負段等。因此，變電站的二次設備的相關回路具備良好的通用性，采用標準模塊的變電站，其二次回路基本一致。在該基礎上提出預制艙內二次設備接口標準化設計方案。

2 預制艙二次設備接口標準化設計概述

智能變電站預制艙，實現艙內整套二次設備由廠家集成及工廠化加工，減少設計、現場二次接線，簡化檢修維護工作，縮短建設周期。但就目前實施的預制艙方案，后期改擴建工程時仍需大量工作，使用效率還需提升。因此需要提出一種能適應各種廠家接口，實現二次設備間“即插即用”。

預制艙內屏柜的布線以便于施工和運維為原則，考慮統一布置在屏柜右側，采用端子排與預制電（光）纜接口相結合的方式，按功能分區，從上而下布置。依次排列如下：

1）直流電源段（ZD）：本屏所有裝置直流電源均取自該段；

2）強電開入段1（1-1QD）：保護測控1遙信開入回路，智能組件裝置異常，裝置故障等接入；

3）強電開入段2（2-1QD）：保護測控 2遙信開入回路，智能組件裝置異常，裝置故障等接入；

4）遙信段（YD）：保護或測控裝置異常，裝置故障等信號回路；

5）對時段（TD）：保護、測控裝置電B碼對時回路。

預制電（光）纜接口安裝在屏柜內部的轉接板，并按屏柜內裝置規模的實際需求，綜合考慮，進行適當選型，形成接口設備型號相對固定、布局相對有序、合理的轉接板。對轉接板內的接口設備的插針進行標準化定義，以便通過預制的雙端光纜、電纜與間隔設備連接，實現即插即用。模塊化的端子排及標準化電（光）纜接口在屏柜內的布置示意圖如下：

圖1 轉接板示意圖

3 預制艙二次設備接口標準化設計

下面以220kV智能變電站內110kV預制艙為例，對二次設備接口標準化主要回路進行方案設計。

3.1 110kV線路保護測控屏

屏柜內主要有以下接口：電源回路、強電硬接點信號回路、電B碼對時信號回路、光信號回路、以太網絡回路接口。

電源回路接口：采用預制電纜及模塊化端子排組合，配置電纜接口連接器。配置1根2芯預制電纜，1只2芯方型電纜接口連接器用于裝置直流電源進線；配置2根2芯預制電纜，2只2芯方型電纜接口連接器用于保護測控裝置電源接線。連接器插芯回路定義及編號配置見表1。

表1 電源回路接口

強電硬接點信號回路接口：采用預制電纜及模塊化端子排組合，配置電纜接口連接器，按保護測控裝置數量配置。每套配置1根16芯預制電纜，采用16芯圓型連接器，用于保護測控硬接點信的開入、開出和電B碼對時信號接入；配置1根8芯預制電纜，采用8芯圓型連接器，用于智能終端硬接點信號的開入。連接器插芯回路定義及編號配置見表2、表3、表4。

表2 智能終端接口

表3 保護測控1接口

表4 保護測控2接口

電B碼對時信號回路接口：采用預制電纜，配置電纜接口連接器，配置1根4芯預制電纜，采用4芯圓型連接器，用于電B碼對時信號開入。連接器插芯回路定義及編號配置見表5。

表5 電B碼回路接口

光信號回路接口：采用預制光纜，配置光纜接口連接器，按保護測控裝置數量配置，每套配置1根8芯預制光纜用于至過程層交換機信號通信，采用4芯圓型連接器；配置3根8芯光纜用于至合并單元及智能終端信號通信，采用8芯圓型連接器。連接器插芯回路定義及編號配置見表6、表7、表8。

表6 預制光纜1接口

表7 預制光纜2接口

表8 預制光纜3接口

以太網回路接口：采用網口母子插，按保護測控裝置數量配置，每套配置3個網口。

3.2 110kV 母線保護屏

屏柜內主要有以下回路接口：電源回路接口、強電硬接點信號回路接口、電B碼對時信號回路接口等。

電源回路接口：采用預制電纜及模塊化端子排組合，配置電纜接口連接器。配置2根2芯預制電纜，2只2芯方型電纜接口連接器用于2回裝置直流電源進線；配置1根2芯預制電纜，1只2芯方型電纜接口連接器用于110kV母線保護裝置電源接線；配置12根2芯預制電纜，12只2芯方型電纜接口連接器用于110kV過程層交換機電源接線。連接器插芯回路定義及編號按110kV線路保護測控屏配置格式具體配置。

強電硬接點信號回路接口：采用預制電纜及模塊化端子排組合，配置電纜接口連接器，按保護測控裝置數量配置。每套配置1根16芯預制電纜，采用16芯圓型連接器，用于保護測控硬接點信的開入、開出和電B碼對時信號接入；配置1根8芯預制電纜，采用8芯圓型連接器，用于母線保護、過程層交換機等硬接點信號的輸出。連接器插芯回路定義及編號按110kV線路保護測控屏配置格式具體配置。

電B碼對時信號回路接口：采用預制電纜，配置電纜接口連接器，配置1根4芯預制電纜，采用4芯圓型連接器，用于電B碼對時信號開入。連接器插芯回路定義及編號按110kV線路保護測控屏配置格式具體配置。

3.3 110kV 母聯保護屏

屏柜內主要有以下回路接口：電源回路接口、強電硬接點信號回路接口、電B碼對時信號回路接口等。

電源回路接口：采用預制電纜及模塊化端子排組合，配置電纜接口連接器。配置1根2芯預制電纜，1只2芯方型電纜接口連接器用于裝置直流電源進線；配置1根2芯預制電纜，1只2芯方型電纜接口連接器用于保護測控裝置電源接線。連接器插芯回路定義及編號按110kV線路保護測控屏配置格式具體配置。

強電硬接點信號回路接口：采用預制電纜及模塊化端子排組合，配置電纜接口連接器，按保護測控裝置數量配置。每套配置1根16芯預制電纜，采用16芯圓型連接器，用于保護測控硬接點信的開入、開出和電B碼對時信號接入；配置1根8芯預制電纜，采用8芯圓型連接器，用于智能終端硬接點信號的開入；配置1根8芯預制電纜，采用8芯圓型連接器，用于母聯保護硬接點信號的輸出。連接器插芯回路定義及編號按110kV線路保護測控屏配置格式具體配置。

電B碼對時信號回路接口：采用預制電纜，配置電纜接口連接器，配置1根8芯預制電纜，采用8芯圓型連接器，用于電B碼對時信號開入。

3.4 110kV線路故障錄波屏

屏柜內主要有以下回路接口：電源回路接口、強電硬接點信號回路接口、電B碼對時信號回路接口等。

電源回路接口：采用預制電纜及模塊化端子排組合，配置電纜接口連接器。配置1根2芯預制電纜，1只2芯方型電纜接口連接器用于裝置直流電源進線；配置1根2芯預制電纜，1只2芯方型電纜接口連接器用于裝置交流電源進線；配置2根2芯預制電纜，2只2芯方型電纜接口連接器分別用于故障錄波裝置和顯示器電源接線。連接器插芯回路定義及編號按110kV線路保護測控屏配置格式具體配置。

強電硬接點信號回路接口：采用預制電纜及模塊化端子排組合方式，配置電纜接口連接器。配置1根8芯預制電纜，采用8芯圓型連接器，用于故障錄波裝置硬接點信的開出和電B碼對時信號接入。連接器插芯回路定義及編號按110kV線路保護測控屏配置格式具體配置。

電B碼對時信號回路接口：采用預制電纜，配置電纜接口連接器，配置1根4芯預制電纜，采用4芯圓型連接器，用于電B碼對時信號開入。連接器插芯回路定義及編號按110kV線路保護測控屏配置格式具體配置。

此外，時鐘同步擴展屏、線路電能表屏、直流分屏等二次接口標準化按上述方案設計。

4 預制艙集中轉接柜接口標準化設計方案

4.1 集中轉接柜接口標準化設計構思

轉接柜作為內外部設備連接的中轉站，可在工廠內按設計要求完成所有艙內設備二次接線、調試等工作。預制艙運至變電站現場安裝后，現場變壓器、斷路器等外部設備的信號與智能終端柜內的預制的接口相連，智能終端柜與二次設備預制艙內的轉接柜用雙端預制光電纜連接，可實現二次設備“即插即用”。

預制艙內集中轉接柜按間隔（線路）/功能（母差、對時）設置轉接模塊，每個轉接模塊由一定數量的預制電纜接口、預制光纜接口、光纖跳線接口等組成。

根據線纜接線規模和不同間隔的實際需求，綜合考慮，進行適當選型，形成接口設備型號相對固定、布局相對有序、合理的轉接模塊，并對模塊內的接口設備的插針進行標準化定義，以便通過預制的雙端光纜、電纜與間隔設備連接，實現即插即用。

轉接模塊與艙內外（間隔）屏柜之間一一對應，預制光、電纜、網線按間隔（屏柜）整合到一個轉接模塊中，接線簡單清晰，有利于工廠化加工、簡化現場施工，無需傳統的對線、接線等工作，同時也為后期運維指明功能作用，便于運維部門開展工作。

轉接柜預制光纜接口采用雙端預制MPO集束預制光纜接口，采用雙端預制 MPO集束預制光纜，具有插入損耗小、光鏈路損耗低、安裝便捷、外形結構緊湊，節省空間等優點；預制電纜接口采用圓形高密度航空插頭預制電纜接口，可以解決傳統矩形航插大量占用控制柜空間的問題。

4.2 集中轉接柜接口標準化設計方案

（以110kV預制艙集中轉接柜為例）

集中轉接柜按間隔（功能）設置轉接模塊，每個功能模塊單層布置，每面屏柜可設置13塊轉接模塊，自上而下排列分別為：電源轉接模塊一、電源轉接模塊二、對時/計量等公用接口光轉接模塊、母線保護光轉接模塊、間隔光、電轉接模塊。集中轉接柜布置圖如圖2：

圖2 集中轉接柜布置圖

電源轉接模塊主要用于預制艙內直流電源分屏至預制艙外場地二次設備電源的轉接。模塊由3只12芯預制電纜接口和18只2芯預制電纜接口組成，分別作為電源轉入接口和電源轉出接口。示意圖如下：

圖3 電源轉接模塊

公用接口光轉接模塊主要用于預制艙內外對時、計量等光纜的轉接。模塊分艙外轉接、轉接柜內跳線及艙內轉接三部分。其中艙外轉接部分由1只8芯預制光纜接口組成，用于主時鐘對時通信接口；轉接柜內跳線部分由6只8芯光纖接口組成，用于對時、計量的柜內模塊間跳線接口；艙內轉接部分由6只8芯預制光纜接口組成，用于與艙內各間隔對時、計量光纜接口。

圖4 公用接口光轉接模塊

母線保護光轉接模塊主要用于母線保護及過程層交換機光信號的轉接。模塊分轉接柜內跳線及艙內轉接兩部分，其中轉接柜內跳線部分由10只8芯光纖接口組成，用于母差GOOSE直采、母差SV直采、過程層組網柜內模塊間跳線接口；艙內轉接部分由10只16芯預制光纜接口組成，用于與艙內各間隔母差GOOSE直采、母差SV直采、過程層組網光纜接口。

圖5 母線保護光轉接模塊

間隔光、電轉接模塊主要用于預制艙內各保護測控屏至預制艙外場智能控制柜的光纜、電纜的轉接。模塊分艙外轉接及艙內轉接兩部分，其中艙外轉接部分由1只8芯預制電纜接口、3只8芯預制光纜接口、2只8芯光纖接口組成，分別用于間隔智能終端硬接點信號；本間隔直采直跳、母差GOOSE直采、母差SV直采、過程層組網、對時及計量等電纜、光纜的接口；艙內轉接部分由1只8芯預制電纜接口、3只8芯預制光纜接口、2只8芯光纖接口組成，用于與艙內間隔直采直跳光纜接口。

圖6 光、電轉接模塊

5 結論

為深化預制艙二次設備接口標準化設計，實現二次設備間“即插即用”，對預制艙內、外二次設備之間的標準化接口技術展開研究與設計。預制艙內設置集中轉接柜，柜內根據遠景規模按間隔及功能設置轉接模塊，轉接板根據工程規模設置對應數量的標準化光、電、網轉接口，遠景裝置及其配線接口預留。備用機架內轉接板至集中轉接柜間線纜工廠預制，顯著縮短施工周期。