一種典型的跨間隔就地化保護實施方案

熊威 陳澤華 朱長東

摘 要：詳細分析了傳統智能變電站在實際工程應用中暴露的問題，以及新一代就地化保護的特點與優勢。基于某220kV智能變電站主變就地化保護掛網試運行項目，闡述了該工程中實際的主變保護實現方式以及保護子機之間、保護與通訊管理機、遠動裝置間的組網結構，為該類典型的“多子機，跨間隔”就地化保護結構提供了工程參考。

關鍵詞：智能變電站；跨間隔；就地化保護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.147

0 引言

近十年來，智能變電站取得了突飛猛進的發展，在變電站總數中的比例也不斷提高。相比于傳統變電站，智能變電站具有模型統一，設備智能，低碳環保等優勢。然而多年的運行維護經驗也揭示出許多新的問題：

（1）智能站過程層設備大量采用就地戶外柜安裝方式，戶外柜運行環境差，現有裝置達不到防護要求、且光口數量多、發熱量大、抗電磁干擾能力差、故障率高。而為改善二次設備運行環境加裝的戶外柜空調等溫控設備本身可靠性差，增加了運維工作量，效果欠佳。

（2）早期過程層智能設備硬件不夠成熟，運行過程中新問題不斷暴露，執行反措升級及缺陷處理工作任務繁重。數據傳輸依賴光模塊和交換機，經常出現通信鏈路中斷等問題，影響保護功能正常運行。

（3）智能變電站鏈路更為復雜，技術難度增加，對運行維護人員的技術水平提出了更高的要求。在電網規模不斷擴大的同時，智能變電站處缺工作量增加，而檢修人員人數基本沒有增長，運維需求難以滿足。

1 新一代即插即用就地化保護特點

就地化保護是一種具有防水、防潮、防腐蝕能力的可貼近一次設備安裝的新型數字化保護裝置，其二次回路簡單，電纜耗費少，跳閘時間短以及即插即用易于維護等優點使之成為下一代智能變電站的重要發展方向。與傳統智能變電站相比，就地化保護具有以下優勢：

（1）保護運行更加穩定，保護動作更加靈敏。就地化保護相比于智能站保護可減少中間環節，保護動作快、單間隔保護裝置整組動作時間相較目前智能變電站可減少8～10ms。采用電纜直采直跳，防止因鏈路中斷或光電轉換模塊故障造成的保護裝置閉鎖。

（2）運行維護更加方便。就地化保護裝置采用“工廠化調試，即插即用式檢修”的運維理念，大大減少了現場檢修時間。由于就地化保護裝置采用全密封封裝，傳統保護裝置修理更換插件的處缺方式不再適用，就地化保護統一采用標準的航空接口，電纜線芯的功能經過標準化規定，在更換保護裝置時，裝置的外部回路均保持不變，而保護功能的校驗在檢修工區進行，因此裝置出現故障時可直接整體更換，現場工作得到簡化，檢修效率極大提高。

（3）經濟高效、節能環保。采用無防護就地化保護可取消戶外柜空調、溫濕度控制器等輔助設備，減少交換機的使用，降低該類設備的運行維護成本。同時相比于傳統站保護，就地化保護裝置安裝在一次設備旁，單根電纜長度可由原主控室至開關場的上百米縮短至十米，大幅減少保護屏柜數量以及保護室面積，而相比于智能站保護，就地化保護集成了合并單元與智能終端，本間隔采用電纜直采直跳，因此大量減少了光纜數量。

2 跨間隔就地化保護組網方式

單間隔就地化保護貼近一次設備安裝，可直接通過電纜采集模擬量和開入并實現出口跳閘，對于跨間隔就地化保護如主變、母差則可通過多臺子機組合的方式進行擴展，以三圈主變的保護為例，主變高中低壓側間隔分別配置一個保護子機，每臺子機的電纜、光纜接口配置相同，接口分別為：接口1（電源開入接口），共7根電纜纖芯，包括直流電源，2組跳位繼電器和合后繼電器；接口2（開出量接口），共17根電纜纖芯，包括2組分相跳閘出口，2組合閘出口，以及裝置故障、裝置異常信號；接口3（通信接口），共16根纖芯光纜，其中1、2纖為對時，3-6纖為MMS及過程層網絡，7-14為保護環網，15、16為通信調試口；接口4（模擬量接口），包括1組電壓、2組電流。

功能上，每臺子機可獨立實現后備保護計算，三臺子機通過HSR保護環網連接共享采樣值，實現差動保護計算，由于采用標準開出接口，每臺子機開出接點只能控制本側開關跳閘，跳母聯等功能通過過程層網絡實現，所有保護子機通過光纖連接交換機，組成SV/GOOSE/MMS保護專網，通過網絡傳輸主變跳母聯出口命令以及啟動失靈命令。交換機需同時配有光口和電口，保護管理機通過網線連接交換機，實現保護裝置信息的采集以及軟壓板操作，定值更改等，利用保護管理機打開任一保護裝置界面則可對所有子機進行同步操作。遠動裝置同樣通過網線連接交換機MMS網，采集保護裝置信息并轉發調度數據網。主變保護網絡結構如圖所示：

3 結語

就地化保護裝置兼具傳統電纜回路的高可靠性與智能站光纖網絡的強大信息傳輸能力，同時裝置本身的高防護等級及標準化接口使其更加耐用且易于更換。就地化保護的推廣，將大幅提高智能變電站的運行可靠性，縮短保護設備的維護檢修時間，目前，基于該網絡結構的就地化保護裝置已成功在宜昌220kV夷陵變電站掛網試運行。