智能變電站中線路防護設備的應用設計

張宗偉 王志祥 梁道營 王國新

?

智能變電站中線路防護設備的應用設計

張宗偉1王志祥2梁道營2王國新2

1.北京國網普瑞特高壓輸電技術有限公司，北京 100000 2.青島特銳德設計院有限公司，山東 青島 266000

根據國家電網根對設計標準化的要求，結合電力系統智能化、網絡化、信息化的特點，以線路防護的智能化設備的應用設計為例，對線路智能設備的配置及應用設計標準化進行了初步闡述。

防護設備；智能組件；GOOSE；SCD文件

引言

隨著新技術的不斷發展，IEC 61850通信標準的日趨完善，智能設備在變電站標準化中得到了廣泛的應用，為構建智能化、網絡化、信息化的智能變電站奠定了堅實的基礎。

線路是變電站能源提供的入口及路徑，線路防護設備是智能變電站防護標準化系統的重要組成部分[1]。以下結合智能變電站及標準化設計的相關要求及個人的實踐經驗，介紹線路防護設備的配置及應用。

1 線路防護設備的組成

線路防護設備主要包括：智能開關、智能組件、保護測控裝置、網絡設備等。智能開關屬于線路的一次設備，用于線路的投退的關鍵設備；保護測控裝置屬于二次設備，是保證線路安全可靠運行必要設備；智能組件是一次設備與二次設備聯系的樞紐；智能組件和二次設備通過網絡設備接入到智能變電站防護標準化系統中[2]。

2 線路防護設備的配置及實現方案

220?kV線路是電力系統中典型的高壓輸電線路，以220?kV線路的智能設備為例，介紹線路防護設備的配置及實現方案。

2.1 智能開關

開關配置雙跳圈和單合圈；配置防跳及壓力閉鎖功能；提供兩套公用運行狀態信息。

2.2 智能組件

220?kV線路智能組件雙重化配置，兩套合并單元、兩套智能終端，分別對應兩套線路防護測控裝置。智能組件安裝于220?kV GIS現場的智能控制柜內。

2.2.1 合并單元

目前智能站的采樣模式：常規電流（電壓）互感器+合并單元的采樣模式。

（1）合并單元采集本間隔互感器的電流、線電壓信號，通過SV接收來自母線合并單元提供的兩個母線電壓，通過GOOSE信號獲取斷路器、刀閘位置信息，實現電壓切換功能。

（2）兩套合并單元分別接入電流互感器的兩組獨立的保護級二次繞組，分別與兩套保護一一對應。

（3）合并單元光口分配： 7個DL/T860.92規約光口（1-保護，2-母差，3-測控，4-智能終端（采集母線刀閘位置），5-錄波，6-網絡分析儀，7-備用），兩個FT3口（1-電壓1，2-電壓2），1個對時口。

2.2.2 智能終端

（1）智能終端具有開關量和模擬量采集功能；開關量輸入采用強電（DC220?V）方式采集，不少于56路；模擬量輸入具備接收4～20?mA電流量和0～5?V電壓量功能，不少于8路。

（2）智能終端具備斷路器操作箱功能，包含分合閘回路、合后監視、重合閘、操作電源監視和控制回路斷線監視、跳合閘自保持、跳合閘壓力監視與閉鎖等功能。

（3）智能終端光口分配：7個DL/T860.92規約光口（1-保護，2-母差，3-測控，4-合并單元（提供母線刀閘位置），5-組網（錄波、網絡分析的GOOSE用網絡口），6、7-備用），1個對時口。

（4）智能終端不設置防跳功能，防跳功能由斷路器本體實現；智能終端安裝處保留總出口壓板和檢修壓板。

（5）按斷路器雙跳圈配置雙智能終端，兩套智能終端均具備跳閘及測控功能；僅智能終端I與斷路器的單合圈連接；智能終端II的合閘輸出接到智能終端I的合閘輸入；線路間隔兩個智能終端之間重合閘具備閉鎖放電一致性連線，保證外部跳閘時兩套重合閘閉鎖放電行為的一致性。

2.3 線路防護測控裝置

（1）線路防護采用保護測控一體化裝置，雙套配置（一套光纖差動一套距離），兩套保護之間互相獨立，互不影響；光線差動保護采用專用光纖通道，距離保護采用2?M復用光纖通道。

（2）兩套保護設備分別采集一次設備公用的運行狀態信息，確保一套保護測控裝置退出運行時，另一套仍能正常工作；兩套保護分別兩套智能終端以實現對智能開關及隔離接地開關的控制。

（3）保護裝置除失電告警信號以硬接線方式接入公用測控裝置外，其余告警信號均以網絡方式傳輸[3]。

（4）每套線路防護均含重合閘功能，兩套重合閘采用一對一啟動和斷路器控制狀態與位置啟動方式，不采用兩套重合閘互相啟動和相互閉鎖；重合閘通過兩套智能終端互相閉鎖。

（5）兩套線路防護測控裝置直接采樣、直接跳閘，跨間隔信息（啟動失靈和母差保護跳閘）采用GOOSE網絡傳輸方式。

（6）保護測控裝置的光口配置：5個DL/T860.92規約光口（1-保護（合并單元），2-保護（智能終端），3-組網（失靈、錄波、網絡分析的GOOSE用網絡口），4、5-備用）；采用電B碼對時。

（7）兩套線路防護測控裝置安裝于主控室內。

2.4 網絡設備

網絡設備主要包括站控層交換機和過程層GOOSE交換機。

（1）站控層交換機分A、B網，安裝在主控室的站控層交換機柜內，兩套線路防護測控裝置分別與A、B網站控層交換機連接。

（2）過程層交換機分A、B網，安裝于線路防護測控柜內；智能組件I、II與保護測控裝置I、II分別柜內的A、B網GOOSE交換機連接。

失靈、錄波、網絡分析等GOOSE信息通過GOOSE交換機傳遞。GOOSE交換機配置百兆光20口（1?310?nm），千兆光2口（850?nm），冗余220?V?DC/AC雙電源。

2.5 光纜配置及實現方案

（1）光纜型號選取4、24芯兩種型號的鎧裝漸變型多模光纜。

（2）合并單元I+智能終端I+合并單元II+智能終端II組1面智能控制柜，安裝于220?kV?GIS現場。柜內配置2臺36口光配，配置2根24芯光纜分別連接兩套線路防護；光纜的光芯分配：1、2-合并單元I（II）-線路防護I（II），3、4-智能終端I（II）-線路防護I（II），5、6-合并單元I（II）-母線保護I（II），7、8-智能終端I（II）-母線保護I（II），9、10-備用，11-合并單元I（II）-對時裝置，12-智能終端I（II）-對時裝置，13、14-合并單元I（II）-故障錄波，15、16-合并單元I（II）-網絡分析儀，17-18-智能終端I（II）-線路防護柜A（B）網GOOSE交換機，19～24-備用。智能柜內合并單元和智能終端的全部信息全部接到線路防護柜內。

（3）線路防護測控裝置I+A網GOOSE交換機+線路防護測控裝置II+B網GOOSE交換機組柜，安裝于主控室內。柜內配置2臺48口光配，每個光配的前24口與智能控制柜內的光配一一對應，后24口用于非本柜內SV、GOOSE信息的轉接，這樣實現本間隔一次設備的信息全部接入到保護測控柜，母線保護、對時、故障錄波、網絡分析通過尾纜由線路防護測控柜轉接到各自屏柜內。

3 線路防護設備的軟件系統的配置

（1）智能設備廠商提供裝置配置工具，生成裝置ICD文件，各類型裝置ICD文件的模板Data Type Templates應一致，不能有沖突。

（2）設計單位把各個ICD文件進行相應的設計關聯，生成虛端子圖。

（3）系統集成商提供配置工具，導入裝置ICD文件，根據虛端子圖統一配置，生成全站SCD配置文件，其中保留ICD文件的私有項。

（4）智能設備廠商使用配置工具導入SCD文件，增加自己的內部功能配置數據，生成最終下載到裝置的CID數據文件，完成裝置配置。

（5）系統集成商進行全聯調，完成智能設備最終配置。

4 結語

智能變電站防護標準化中的智能設備的設計及應用與線路防護設備是相似的。光口的配置及光纜的連接是重點。

[1]劉振亞. 國家電網公司輸變電工程通用設計：110（66）kV～750 kV智能變電站部分[M]. 北京：中國電力出版社，2011.

[2]許志軍，王光福. 電氣標準化控制技術實訓教程[M].成都：電子科技大學出版社，2008.

[3]殷瓊. 華北電網繼電保護標準化設計[M]. 北京：中國電力出版社，2008.

Application Design of Line Protection Equipment in Intelligent Substation

Zhang Zongwei1Wang Zhixiang2Liang Daoying2Wang Guoxin2

1. Beijing Guowang Pratt High Voltage Transmission Technology Co., Ltd., Beijing 100000 2. Qingdao Tgood Design Institute Co., Ltd., Shandong Qingdao 266000

According to the requirements of national grid roots for design standardization, combined with the characteristics of intelligent, networked and informatized power systems, the application design of intelligent equipment for line protection is taken as an example to preliminarily explain the standardization of configuration and application design of line intelligent equipment.

protective equipment; smart components; GOOSE; SCD files

TM63

A