基于GE保护装置的数字化变电站实现

刘华辉

摘 要 本文主要是从工程实际角度对GE微机保护装置在电力系统中的应用作介绍。从实际应用出发比较了基于Modbus协议与IEC61850协议两种协议下站内PSCADA系统对保护装置的操作异同点，同时也为以后数字化变电站的实现提供更进一步思路。

关键词 智能继电器；网络化保护；数字化变电站；IEC61850

中图分类号 TM6

文献标识码 A

文章编号 1674-6708（2016） 154-0087-01

随着社会发展，电力在人们生活中越来越有着举足轻重的作用，对电力系统的保护特别是输配电系统的保护至关重要。伴随通讯科学技术日新月异的发展和继电保护技术的高速发展，在继电保护原理完善的同时，构成继电保护装置的元件也发生了巨大的变革。继电保护装置经历了电磁式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理器式等不同的发展阶段。与此同时继电保护系统也在向测控一体化，网络化方向发展。

1 概述

目前，在建城市轨道交通线路大多采用传统保护、测控装置，各保护测控装置间采用串口、现场总线或工业以太网进行组网，所有装置只能与主控管理单元通信，装置见无法实现数据交换。GE微机保护装置，采用基于IEC61850功能的数字选跳保护，在全国轨道交通领域开始大量投入使用，诸如已经投运的北京地铁机场线、北京地铁4号线、北京地铁昌平线，亦庄线、房山线、沈阳地铁一号线、沈阳地铁二号线、苏州地铁一号线、广州地铁6号线等等几十条轨道交通线路，均采用了GE微机保护装置。

在这里对数字化变电站的功能描述还是借用传统意义上“四遥”概念。所谓“四遥”一一是“遥测、遥信、遥控、遥脉”技术的简称，“遥测”是指利用电子技术远方测量集中显示诸如电流、电压、压力、温度等模拟量的技术，“遥信”是指远方监视电气开关和设备、机械设备的工作状态和运转情况状态等，“遥控”是指远方控制电气设备及电气化机械设备的分合起停等工作状态，当前意义上的“遥脉”是指对保护装置中存储的电度、功率数值的读取。目前已有部分轨道交通线路（北京地铁亦庄线、昌平线、房山线lOkV供电线路微机保护，广州地铁6号线、长沙地铁2号线、以及在建的长沙轨道交通1号线和东莞地铁R2线项目）已经采用这一新技术。

另外，数字化变电站除了满足“四遥”，实现无人值守功能，另一方面就是继电保护系统，作为保护一次设备的微机保护系统是数字化变电站的重要组成部分。

2 保护功能及实现方式

GE保护配置方案中所采用的产品均具有IEC61850通信技术，站内所有35kV保护产品构成IEC61850的数据共享平台。所有涉及柜间的逻辑闭锁采用二次电缆闭锁的同时又采用了通信闭锁，提高了35kV供电系统的可靠性。因为如果完全依靠硬线连接进行信息传递时，无法监视硬线连接状态，如遇端子排松动等问题则降低了保护可靠性。采用IEC61850的IED装置也会使得跳闸时间更短，切除故障时间更短，能更好的满足继电保护中关于速动性要求，扩展了速动性含义：1）不仅仅是保护本身具有速动性；2）装置在第一时间做出反应，并能快速动作切除故障。

微机保护装置和PSCADA之间的信息交互也是数字化变电站另外一个重点。GE微机保护装置在这方面经历了十年的发展，由之前的UCA2.O到现在的IEC61850，走在了行业的前列。

最新的IEC61850标准又加入了水电站、风力发电厂的节点定义从而进一步扩展了标准的应用范围。IEC61850以节点的形式对保护装置（LLNO、LPHD）进行定义，同样微机保护装置的各个功能模块（PIOC、PTOC、MMXU1、XCBR、GGI01等等）也以统一名称格式进行定义，这样不同厂家保护装置之间形成了无缝链接，使得装置间互操作、信息共享成为现实。在装置生成ICD文件后，提交给变电站自动化厂家，由自动化厂家将ICD文件加入到SSD文件中，最后生成SCD文件，这样也就完成了装置和PACADA之间的身份识别，有了身份识别以后，信息交互才能顺利完成。

以东莞地铁为例，35kV系统进出线断路器配置GE公司UR系列微机数字通信保护F35和微机光纤差动保护L30；馈线（配电变，整流变，负荷开关）、母联断路器配置微机综合保护装置F650。对于母联，F650不仅完成相应保护，而且通过其灵活方便的PLC编程来完成母联备自投功能。各开关柜本体保护由微机保护装置实现，柜间的联跳、闭锁功能以及之间的信息交互由装置自带61850功能实现，IEC61850方案基于GOOSE平台的数据传输功能，各装置见的闭锁和联锁逻辑不再需要二次回路接线，而且各类保护启动信息和故障信息等均可实现实时的共享。为满足各装置间通信的需要，该交换机须与GE保护配套，其与PSCAA系统接口分界点应在35kV装置组网交换机的通信口外侧。