刘昱彤

(资料图)

中国南方电网广东南海电力设计院工程有限公司

摘 要：

目前智能变电站存在虚回路难以维护，采样值同步复杂；电气二次设备功能纵向分布可靠性快速下降；过程层设备功能横向耦合，业务相互影响；光口发热，数据同步复杂等弊端。鉴于此，介绍了肇庆110 kV港口输变电工程电气二次专业中对纵向集成、小型化二次设备等智能化变电站新技术的试点应用方案，希望能促进技术迭代，推动创新发展，总结积累经验及技术推广应用条件，形成有效模式，为探索南方电网智能变电站未来发展方向贡献一份力量。

0 引言

南方电网公司提出全面打造“安全、可靠、绿色、高效”的智能电网，变电站作为电网的基础运行单元，其智能化水平是影响智能电网建设成效的关键环节。为落实南方电网智能电网“智能化、模块化、集成化”的设计理念，本着趋势明确、技术先进、方案合理、运维便捷的原则，开展智能变电站试点项目建设，通过试点项目促进技术迭代，推动创新发展，总结积累经验及技术推广应用条件，形成有效模式，指导南方电网智能变电站未来发展[1]。

电气二次设备从早期的机械电磁式、晶体管式、集成电路式发展到微机自动化装置，再到应用数字化采样、支持IEC 61850规约，经历了很长的发展时间。现如今的智能变电站，电气二次设备仍然以面向间隔配置设备的方式为主，保护、自动化功能分层分布于间隔层、过程层、站控层多个装置中，以实现信息数字化和数据共享。但智能变电站也存在很多问题：由于光纤连接复杂、虚端子配置工作量大，虚回路难以维护，采样值同步复杂；电气二次设备功能纵向分布可靠性快速下降；过程层设备功能横向耦合，业务相互影响；光口发热，数据同步复杂；每个间隔均配置保护装置、测控装置、合并单元或智能终端、录波、计量等装置，各装置功能相互独立，使得硬件配置重复、全站接线复杂、信息共享不充分、缺乏全站系统层的协调和功能优化、投资成本大等。

本文主要介绍肇庆110 kV港口输变电工程电气二次专业中对纵向集成、小型化二次设备等智能化变电站新技术的试点应用方案。

1 网络结构

肇庆110 kV港口变电站采用常规互感器+合并单元，实现数字化采样；SV与GOOSE共同组网，实现信息共享，网采网跳。网络结构如图1所示。

肇庆110 kV港口变电站采用“三层两网”网络结构，三层分别为站控层、间隔层、过程层，两网分别为站控层网络、过程层网络。站控层网络采用双星型冗余网络结构，配置MMS A、MMS B网；过程层网络GOOSE网与SV网合并，采用双星型冗余配置，实现通信环节N-1故障不影响任何一套保护功能。间隔保护采用直采直跳，跨间隔保护如主变保护、母差保护，通过过程层GOOSE+SV网络采集电流、电压、测量及控制信息，并通过GOOSE网络发出跳闸报文，实现网采网跳。

站控层设备主要功能是通过网络汇集全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，并定时将数据转入历史数据记录库；按需要将有关实时数据信息送往调度端；接收电网调度或控制中心的控制调节命令并下发到间隔层、过程层执行；具有全站操作闭锁控制功能和站内当地监控、人机联系功能；具有对间隔层、过程层二次设备的在线维护、参数修改等功能。

间隔层配置主要设备包括各种保护装置、测控装置、智能录波器、站域保护等，其主要功能是各个间隔过程层实时数据信息的汇总；完成各种保护、自动控制、逻辑控制功能的运算、判别、发令；完成各个间隔及全站操作联/闭锁以及同期功能的判别；执行数据的承上启下通信传输功能，同时完成与过程层及站控层的网络通信功能。

过程层主要设备为合并单元、智能终端以及保测合智一体化设备，其主要功能是完成设备运行状态的监测、控制命令的执行等。

2 纵向集成

纵向集成方案是基于间隔硬件集成装置，面向间隔将合并单元、智能终端、保护、测控等设备集成，就地布置，简化间隔内逻辑，实现跨间隔信息网络共享，以间隔就地控制柜的形式实现与一次设备的标准化接口，预制光电缆连接，跨间隔信息网采网跳，信息共享，网络优化，解决电气二次设备面临的难题。

肇庆110 kV港口变电站采用基于间隔硬件集成装置，110 kV线路面向间隔将合并单元、智能终端、保护、测控等设备集成，就地布置，简化间隔内逻辑，跨间隔信息网络共享。

3 小型化二次设备

集中布置，通过小型化设备组建二次设备柜，优化整合屏位，实现标准化接口。网采网跳，信息共享，网络优化。

3.1 110 kV小型化母线保护方案

肇庆110 kV港口变电站配置一套110 kV小型化母线保护装置，含110 kV分段过流保护功能，SV网络采样，GOOSE网络跳闸，采用4U高度19/2英寸插件式机箱。110 kV小型化母线保护方案如图2所示。

现阶段南方电网V2.1版智能变电站110 kV母线保护屏配置110 kV母线保护（含分段保护功能）1台、打印机1台；110 kV母线PT及分段测控屏配置110 kV母线PT测控装置2台、110 kV分段测控装置1台。

肇庆110 kV港口变电站110 kV母线保护屏配置110 kV小型化母线PT测控装置1台，110 kV小型化分段测控装置1台，110 kV小型化母线保护（含分段保护功能）1台，网络打印，对比南方电网V2.1版智能变电站节约1面屏柜、1台110 kV母线PT测控装置以及1台打印机。

3.2 110 kV小型化主变保护方案

肇庆110 kV港口变电站主变配置双重化的主、后一体小型化变压器电气量保护和一套本体非电量保护，本体非电量保护集成于本体智能终端，非电量保护采用就地直接电缆跳闸，信息通过本体智能终端上送过程层GOOSE网。主变保护屏内取消打印机，改为采用网络打印的方式，设备采用4U高度19/2英寸插件式机箱。110 kV小型化主变保护方案如图3所示。

以单分支主变为例，现阶段南方电网V2.1版智能变电站110 kV主变保护屏A配置主变保护1台、打印机1台；主变保护屏B配置主变保护1台、打印机1台；主变测控屏配置高压侧及本体测控装置1台、低压侧测控装置1台。

肇庆110 kV港口变电站110 kV主变保护屏A小型化主变保护1台，小型化主变高压侧及本体测控1台，小型化主变低压侧测控1台，采用网络打印；主变保护屏B小型化主变保护1台，采用网络打印；对比南方电网V2.1版智能变电站节约1面屏柜、2台打印机。

4 其他智能化技术应用

肇庆110 kV港口变电站作为南方电网示范工程，除纵向集成及小型化二次设备外，在该项目中还包括如表1所示的智能化试点应用。

5 结语

纵向集成装置，单装置实现间隔保护、测控、合并单元/智能终端的功能，采样环节少，响应快速，装置光口数量少，发热量小，SCD工作量较少，集成和调试简单清晰，节约了装置数量，减少了交换机端口，减少了光纤量；小型化二次设备，减少了屏柜数量和装置间电缆光缆长度，节约了占地面积，降低了造价成本。肇庆110 kV港口变电站中，纵向集成、小型化二次设备以及其他智能化应用的试点，能够促进技术迭代，推动创新发展，总结积累经验及技术推广应用条件，形成有效模式，为探索南方电网智能变电站未来发展方向贡献一份力量。

审核编辑：汤梓红