智能變電站二次回路的實現方式研究

謝威，樊芮，孫健

（1.國網湖南省電力有限公司檢修公司；2.國網湖南省電力有限公司供電服務中心（計量中心）；3. 智能電氣測量與應用技術湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410004）

1 智能變電站光路結構

相比傳統的綜合自動化變電站，智能變電站通過就地化、數字化的方式采集二次量，常規二次電纜被傳遞數字量的光纜所替代，增加了二次過程層設備。智能變電站二次設備間采用光纖以及網絡進行數據傳輸與通信，從而取代常規二次電纜回路。如圖1 典型光回路結構圖所示，現有的智能站大部分采用互感器、合并單元、智能終端模式設計，兩者已成為智能變電站的重要接口設備，實現了電模擬量信號與光數字量信號的轉換。智能變電站中的智能終端擁有控制及信號傳輸的功能，等同于代替了常規變電站所具有的操作箱。一方面智能終端將斷路器、隔離刀閘以及接地刀閘等設備位置接點信息和儲能、壓力等本體硬接點模擬信號轉化為光數字信號（即GOOSE 報文），通過光纖分別上傳至間隔層保護設備、后臺監控、故障錄波及網絡分析等應用；另一方面，它將來自保護的跳合閘控制和遙控GOOSE 信號轉化成常規的電控制信號，以硬接點的形式，通過控制電纜實現對一次設備的測量、監視、控制等功能。

生藥智能變電站采用GOOSE 點對點直跳的形式確保開關在保護動作時實現可靠動作。間隔層由測控、保護、錄波、計量等設備和間隔層通信總線共同組成。間隔層的設備通過過程層總線，接收設備的SV、GOOSE 信息，從而實現控制互鎖、互操作過程層設備的功能。各間隔的保護設備之間，通過間隔層交換機或中心交換機取得聯系，完成啟動失靈、解復壓閉鎖和發遠跳令等功能。同時，智能變電站通過站控層交換機與各保護測控裝置進行聯系，實現了后臺監控、遠動及高級應用等功能。

2 智能站和常規站的典型二次回路對比分析

在智能站中，除電源回路外，常規意義上的以二次接線為其表現形式的二次回路已經基本不存在。被虛擬化的二次回路給二次系統工作帶來了一定難度，如二次回路的排查、故障分析等，由于沒有具體的二次回路圖紙，增加了一定的工作難度。因此，有必要對智能變電站和常規站的二次回路進行詳細的對比分析。本節以生藥智能變電站220kV 側二次虛回路和常規站典型二次回路為對比分析對象，主要分析智能站與常規站二次回路的差異所在。

2.1 電壓電流回路分析

（1）電壓回路。如圖1 所示。常規站中保護、測量、計量及零序電壓的采集，由一次側母線PT4 個繞組經電纜接至PT 端子箱，最后接至PT 并列屏，A 套保護和測量電壓共用1 個繞組，B 套保護、計量及零序電壓分別單獨用1 個繞組，然后再經電纜將I 母及II 母電壓送至保護及測控裝置使用，計量電壓和零序電壓分別送至對應的采集裝置。

圖1 常規站電壓回路結構示意圖

（2）電流回路。220KV 線路間隔為雙重化配置保護，在常規站中，從TA 本體6 個繞組對應雙套配置的線路、母線保護、測量以及計量裝置，通過電纜接入端子箱，再分別送至對應的保護裝置，其交流回路聯結關系為TA 本體接線盒—TA 端子箱—線路、母差保護、測控以及計量屏。

2.2 保護回路

智能站和常規站保護回路包括跳合閘回路、啟動失靈回路、開入開出回路以及遠跳回路。智能站與常規站中保護裝置的邏輯判斷動作原理相同，區別在于常規保護動作時，各開入接收、開出輸出通過常閉點斷開、常開點閉合導通并將二次回路斷開來實現，而在智能站中，則是將智能終端的跳1、跳2、跳3 開入虛端子與保護裝置的跳A、跳B、跳C 開出虛端子相連，其接收到跳閘指令后再動作，完成保護跳閘回路，合閘回路類似。同樣保護開入由保護裝置開入虛端子與智能終端開出虛端子連接而實現，智能終端相當于回路中的橋梁，能夠承上啟下，保護裝置與一次設備電氣量通過它建立聯系。若將智能終端看作具有簡單邏輯功能的保護裝置，那么保護回路與常規變電站將是完全相同的，包括保護跳閘回路、重合閘回路、TJR 回路、開關位置監視回路。

2.3 特殊回路

“六統一”常規站線路保護裝置有“閉鎖重合閘”和“壓力低閉鎖重合閘”兩個開入點，其中閉鎖重合閘的開入采用“手合接點”、“不啟動重合三跳接點”、“操作箱失電”、“手跳”。壓力低閉鎖重合閘開關量輸入采用操作箱內的斷路器操動機構“壓力低閉鎖重合閘接點”。

220kV 智能站與常規站最大的區別在于智能終端雙重化，而常規站中操作箱只有1 個，因此不僅在重合閘回路中稍有區別，同時也存在于閉鎖重合閘回路中。因斷路器通常只有1 組合閘線圈，不能與雙重化配置的智能終端一一對應，為簡化回路，固定由第1 套智能終端進行合閘，第2 套智能終端發出重合閘出口接點，也接入第1 套智能終端的合閘回路；第2 套智能終端內的合閘回路備用，跳位監視回路通過接入斷路器常閉輔助接點來解決。

智能站中閉鎖重合閘可以在線路保護和智能終端上來實現，保護裝置收到閉鎖重合閘GOOSE 后，重合閘不動作，智能終端在有閉鎖重合閘開入后，重合閘GOOSE 不對應，也達到了閉鎖作用。因此針對雙重化配置智能終端時，應具有同時輸出至另一套智能終端的閉重觸點，防止另一套智能終端誤重合。

3 智能變電站在檢修工作上帶來的轉變

（1）常規變電站中，后臺系統的保護功能是按照“硬壓板”的形式，在后臺界面中所實現，而如今在智能站中轉變為“軟壓板”的形式，僅保留了檢修硬壓板，因此也對檢修工作和安措執行帶來了不一樣的方式。

（2）常規站中一般單裝置異常的影響范圍僅限于本裝置，只需停用本裝置即可。而智能站中的合并單元、智能終端以及交換機等公用設備有異常時，影響與之相關聯的設備，尤其是合并單元異常時，可能需要退出與之關聯保護。

（3）常規站采用短接CT 回路、斷開PT 回路、退出口硬壓板、解除電纜接線等。而智能站二次檢修的安措實施方案一般采用退軟壓板、投檢修壓板、拔光纖的方式。同時，為加強安全性，防止直采斷鏈未閉鎖而導致母差誤跳運行開關，一般按一拔直跳、二拔組網、三拔直采的順序拔纖，只有在單間隔二次設備連接的間隔交換機上，才會采用拔級聯光纖的方式，以徹底隔斷運行間隔的過程層的網絡聯系。

（4）智能設備檢修硬壓板投入后，設備會進入檢修狀態，并發出綁定“TEST 置1”檢修品質位的數據流，接收到的數據流一定要具有相同的檢修品質，才會實現對應的功能，否則設備將判別為采樣或開入量“狀態不一致”，對應屏蔽功能。

（5）根據故障信息，確定故障回路。在現場通過發現的故障信息，如調取后臺報文、故障錄波報文、網絡分析儀報文等信號，根據該智能站具體的二次回路的具體光回路結構，可以判斷故障出現在具體的哪個回路。

4 結語

本文主要以220kV 生藥智能變電站和常規站220kV 側的二次系統為分析對象，將智能變電站的二次虛回路和常規站的二次傳統回路進行了較為詳細的對比分析，包括描述了常規站中主要二次回路構成、智能站中電壓回路、電流回路、跳合閘回路、啟動失靈等主要回路中SV、GOOSE 信號發送和接收實現方式以及虛端子的連接情況。在對比分析的基礎上，進而對智能變電站的二次回路的故障排查給出了幾點建議。本文分析了實際工程中智能站二次回路實現方式的變化，可為后續智能站的二次回路設計、故障分析排查以及未來發展提供一定的參考和借鑒。