智能終端裝置在數字化變電站中的應用

王文學

【摘要】現代信息、通信、控制和測量技術快速發展為發展智能電網奠定了基礎。河北電力公司白洋淀220kV變電站作為新型的數字化變電站，是由智能化一次設備（電子式互感器、智能化開關等）和網絡化二次設備分層構建，通過IEC61850通信規約，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。

【關鍵詞】智能電網；數字化變電站；電子式互感器；智能控制箱；GOOSE

可再生能源、分布式能源快速發展，需要用智能化的技術和手段應對各種挑戰。現代信息、通信、控制和測量技術快速發展為發展智能電網奠定了基礎。智能電網利用傳感、嵌入式處理、數字化通信和IT技術，使電網可觀測，可控制和自動化，從而打造更加清潔、高效、安全、可靠的電力系統。

數字化變電站建設是實現智能電網的關鍵環節，下面我們就以河北省電力公司的220kV白洋淀數字化變電站為例，對我國數字化變電站的建設與運行方面進行探討。

220kV白洋淀數字化變電站是河北南網的第一座220kV數字化變電站，是由智能化一次設備（電子式互感器、智能化開關等）和網絡化二次設備分層構建，通過IEC61850通信規范，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。

白洋淀變電站分為三個電壓等級：220kV、110kV、35kV。全站除380V配電裝置外，全部采用智能化一次設備（電子式互感器（EVCT/EVT）、合并器、智能終端等）；全站保護測控采用IEC61850規約，使用MMS網，實現數據采集，采用光纖通信技術全面取代了開關場地到保護屏間的電纜硬連接。35kV母線保護、低周低壓減載裝置、主變過負荷裝置跳35kV各間隔采用GOOSE網絡實現網絡控制和跳閘技術。35k保護裝置采用光纖以太網接站控層網絡。

下面我們就以220kV線路間隔為例介紹電子式互感器、遠端模塊、合并單元、及保護裝置的功能及之間的聯系。

1.電子式互感器、遠端模塊

目前在電力系統獲得廣泛應用的是電磁式電流、電壓互感器。隨著電力系統向大容量，高電壓等級方向發展，傳統的電磁式互感器逐漸暴露出許多缺點。主要有：

絕緣結構復雜，造價高，尺寸大，支撐結構復雜；測量精度低；存在鐵磁共振和磁飽和等問題；存在二次線圈開路而產生高壓的危險。

隨著電子技術和光纖通訊的快速發展，有源電子式互感器在技術上也獲得長足進步，并有部分產品在現場應用。與傳統互感器相比，電子式互感器具有如下諸多優點：高低壓側隔離，絕緣簡單，性價比高；不含鐵芯，消除鐵磁諧振和磁飽和等問題；抗電磁干擾性能好，無二次線圈開路高壓危險；測量精度高，動態范圍大。白洋淀220kV線路采用是南瑞繼保生產的PCS-9250-EGI-220-600電子互感器，

遠端模塊與相應的電子式互感器配置，電子式互感器將其采集的電壓、電流傳遞給其對應的遠端模塊，這樣遠端模塊就采集了采集一相保護電流、測量電流和測量電壓；由于220kV一次GIS罐體部分不是三相共箱，則一個遠端模塊NR1454A同時分別與一路Rogowski線圈，一路低功率鐵心線圈和一路電容分壓環的輸出連接，則一個線路間隔的三相模擬量通過三個遠端模塊的三根光纖輸出給合并單元PCS-221A。

2.合并單元

254線路間隔采用南瑞繼保生產的PCS-221A電子式互感器線路合并單元，在線路間隔中，一臺合并單元完成一個線路間隔的全部模擬量的采集，同時接受母線合并單元PCS-221B數據并以IEC60044-8的通訊協議上送。一個線路間隔的所有模擬量采集可以通過合并單元靈活擴展給多個保護、測控等裝置提供數據。

圖1 電子式互感器、遠端模塊、

合并單元、保護測控裝置連接圖

254線路的保護就地組屏方式采用雙重化配置的一套為南瑞繼保的PCS931、另一種保護為四方的103D。PCS-221A電子式互感器線路合并單元通過不同的通訊協議將所采集的模擬量傳遞給相關保護裝置。圖1為電子式互感器、遠端模塊、合并單元、保護測控裝置連接圖。

3.智能控制箱

PCS-9821智能裝置是為是為實現對高壓開關設備（主要針對室內GIS）的智能控制而設計開發的，裝置將二次測控功能與GIS就地匯控功能結合在一起，構成智能開關功能，并可與PCS-900系列保護裝置一起組屏安放于GIS旁，構成保護及智能控制柜，實現面向間隔的保護、測控和GIS智能控制一體化。

PCS-9821智能裝置是新一代全面支持數字化變電站的測控裝置，裝置可支持電子式互感器和常規互感器，支持電力行業通訊標準DL/T667-1999（IEC60870-5-103）和新一代變電站通訊標準IEC61850，支持GOOSE跳閘功能。

4.GOOSE網絡

白洋淀變電站的35kV母差、低頻低壓減載裝置與過負荷聯切裝置采用了GOOSE網絡。通過GOOSE單網，35kV母差、低頻低壓減載裝置與過負荷聯切裝置通過GOOSE網絡將控制信號發送給過PCS-96xx系列裝置，從而實現數據共享和網絡控制和跳閘技術。

綜上所述白洋淀變電站通過使用了智能化的一次設備和網絡化二次設備：PCS-900系列高壓保護裝置、PCS-9000系列四合一保護測控裝置、PCS-9700系列測控裝置、RCS-9700變電站自動化系統、RCS-9700系列通信設備滿足電子式互感器應用的要求，滿足GOOSE應用的要求、實現了網絡通信功能。

參考文獻

[1]建設統一堅強智能電網——國家電網公司的選擇.

[2]PCS-221A電子式互感器線路合并單元技術和使用說明書[S].南瑞繼保.

[3]馮亞東.基于GOOSE的數字化變電站技術交流[J].南瑞繼保.