智能变电站集中式站域保护方案研究

【摘要】 将110kV巍山智能变电站内多台间隔层IED集中在一台IED上完成，利用得到的全站冗余信息，对站内故障进行综合判断，在简化保护设计的同时提高全站保护的动作性能。使保护从面向设备到面向的系统转变。

【关键词】 智能变电站 保护 转变

智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

一、集中式站域保护概况

智能变电站二次设备的配置主要采用分层分布式结构，面向间隔，功能独立。这种模式可靠性较高，任何一个装置发生故障不会影响到其它功能和对象，系统的可扩展性和开放性比较好。但该配置模式具有硬件重复配置、电流互感器和电压互感器负载重、接线复杂、信息不能共享、缺乏整体的协调和功能优化、投资成本大、运行维护成本高等缺点。对继电保护而言，利用故障相邻区内的冗余信息可以准确地反映出故障状态，提供快速可靠的主保护和后备保护功能，简化保护装置之间定值和动作时间的整定配合。对控制系统而言，通过获取全局冗余信息，有助于制订更优化的控制措施，各种控制措施之间能有机地配合协调，最大限度地减小扰动带来的影响和损失。

110kV巍山智能变采用IEEE-1588网络同步技术，实现站内以及各相关变电站间电气量的同步采样，采用IEC61850通讯规约实现控制主机与各采集与执行设备之间的数据交互，采用1Gbit/s光纤网络实现各相关设备之间的海量数据传输，采用集线路、母线、变压器、站间备自投于一体的集中式保护实现针对相关电气设备的保护与控制。

二、集中式保护方案实施

站域全集中式保将全站保护及其测控功能集中于一套保护测控装置内。可以利用得到的全站冗余信息，对站内故障进行综合判断，在简化保护设计的同时提高全站保护的动作性能。使保护从面向设备到面向系统转变。应用高性能CPU及DSP处理技术实现站域式保护。装置安装于220kV下关变电站保护控制室内，通过光纤通道采集和发送110kV巍山变的所有需要信息，包括各间隔电压、电流采样值信息，一次设备状态信息，保护出口跳闸信息等，因此110kV巍山变要配置采集发送这些信号的智能终端。

本站域保护系统主要在110kV巍山变来实现，整个系统主要由采集单元、智能控制单元、主站主时钟、Gbit交换机、同步装置、站域保护主机和维护工作站组成，主要实现110kV线路保护、35kV线路保护、10kV线路保护、110kV主变保护、简易母差保护以及站间备自投等保护功能。

整体方案如图1所示。子站由智能采集终端ICU、MU、交换机组成。合并单元（MU）负责模拟量采集，智能控制单元（ICU）负责开关量状态采集和控制，两者分别通过多模光纤与子站交换机相连，大仓变和南涧变子站交换机通过单模光纤与巍山变单模交换机相连，巍山变单模交换机再和主站单模交换机相连。主站配置独立的1套站域智能控制主机、千兆单模交换机、网络分析仪、规约转化器。站域智能控制主机分别接收3个子站MU和ICU数据，完成具体的保护控制功能，然后通过GOOSE完成对子站各间隔开关的控制。

站域智能控制主机按照功能划分，由采集板、保护控制板、通信板组成，三者均可灵活配置。针对本项目，可配置3块采集板，用来接收处理巍山变三个不同电压等级的智能终端数据和大仓变、南涧变备自投智能终端数据；1块保护控制板，实现变压器保护功能、110KV线路保护功能、35KV简易母差保護功能和线路保护功能、10KV简易母差保护和线路保护功能、站间备用电源自投功能；一块通信板，实现主机和人机管理模块通信。人机管理模块属于站域保护一部分，用来实现模拟量开关量显示、定值管理、报文管理、录波管理、IEC61850站控层规约等功能。

三、站间备自投运用

在站域保护的基础上，两个110kV变电站之间基本都实现了光纤通信，其光纤通信传输运行状态信息、故障信息和跳合闸命令信息，具有无误差，传输速度快，传输容量大，接口简便灵活，转换方便，基本不受外界电磁干扰等优势，是最可靠的通信通信方式。在此基础上可实现远方备自投装置的任何通信需求。数字式远方备用电源自动投入装置弥补了几个有联络线联系并由两个主电源供电的变电所间不能同时运用备自投的缺陷。

将站内备自投的概念扩展到两个变电站之间后，为实现远方备用电源的自动投入，通过使用可进行位置信号、数字信号采集及控制输出可编程控制单元，提供满足逻辑要求的备自投功能。通过额外的通讯装置进行两站间的信息交换。通过数字通道将不同变电站相关线路的保护、测量、信号接入同一个监控系统，组成一个综合自动化系统，实现像常规变电站内备自投一样实现多个变电站间备自投功能。每个变电站的备自投装置经过逻辑判别后发出远方合闸允许信号，再利用通信通道将该信号传送至对端变电站。对端变电站收到远方合闸允许信号后，经过备自投装置逻辑判别， 发出不同的合闸命令， 完成备自投功能。

四、 结束语

通过对110kV巍山变电站站域式保护实现方式的介绍，让我们对站域式保护有了更明晰的认识和更深层次理解，，为今后变电站的智能化改造积累了经验，并为智能变电站发展提供了必要的技术保障。

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参 考 文 献

[1]冯军. 智能变电站原理及测试技术[M]. 中国电力出版社，2011-6.

[2]覃剑， 智能变电站技术与实践，2011