DQZHAN技術(shù)訊：智能變電站繼電保護(hù)特點(diǎn)

采樣方式

1、合并單元

在智能變電站中，同一電氣間隔內(nèi)，將電流/電壓互感器輸出的電流、電壓，共同接入一個(gè)稱為“合并單元”（MU）的設(shè)備，以數(shù)字量的形式送給保護(hù)、測(cè)控等二次設(shè)備。MU的作用除了將互感器輸出的電流、電壓信號(hào)合并，輸出同步采樣數(shù)據(jù)。還為互感器提供統(tǒng)一的輸出接口，使不同類型的電子式互感器與不同類型的二次設(shè)備之間能夠互相通信。MU的數(shù)字量輸出接口通常被稱為SV接口，主要以光纖為主。

2、采樣方式

常規(guī)保護(hù)裝置采樣方式是通過(guò)電纜直接接入常規(guī)互感器的二次側(cè)電流、電壓，保護(hù)裝置自身完成對(duì)模擬量的采樣和A/D轉(zhuǎn)換。智能站數(shù)字化保護(hù)裝置采樣方式變?yōu)榻邮芎喜卧蛠?lái)的采樣值數(shù)字量，采樣和A/D轉(zhuǎn)換的過(guò)程實(shí)際上在合并單元中完成。也就是說(shuō)對(duì)于保護(hù)裝置而言，傳統(tǒng)的采樣過(guò)程變成了和合并單元的通信過(guò)程。所以對(duì)于智能站而言，采樣的重點(diǎn)是采樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐絾?wèn)題。保護(hù)裝置從合并單元接受采樣值數(shù)據(jù)，可以直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接（保護(hù)裝置和合并單元通過(guò)光纖直接通信），這樣的方式我們稱之為“直采”；也可以經(jīng)過(guò)SV網(wǎng)絡(luò)（經(jīng)過(guò)過(guò)程層交換機(jī)通信），這樣的方式稱之為“網(wǎng)采”。由于SV采樣數(shù)據(jù)量較大（每秒4000個(gè)點(diǎn)），如果采用網(wǎng)采的方式對(duì)交換機(jī)的要求很高?？紤]到采樣的可靠性和快速性，《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》要求，繼電保護(hù)應(yīng)采用直采，這是重要的技術(shù)原則。

跳閘方式

1、智能終端

智能終端（也叫智能操作箱）是斷路器的智能控制裝置。智能終端實(shí)現(xiàn)了斷路器操作箱回路、操作箱繼電器的數(shù)字化、智能化。除了輸入、輸出觸點(diǎn)外，操作回路功能通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，操作回路二次接線大大簡(jiǎn)化。斷路器智能終端從收到跳合閘命令到出口動(dòng)作時(shí)間不大于7ms。

斷路器智能終端具備以下功能：

A、接收保護(hù)裝置跳合閘命令和測(cè)控裝置的手合、手分命令；

B、提供跳閘出口接點(diǎn)和合閘出口接點(diǎn)。220kV以上的智能終端至少應(yīng)提供兩組分相跳閘接點(diǎn)和一組合閘接點(diǎn)；

C、可以給保護(hù)、測(cè)控裝置發(fā)送斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)的位置、斷路器本體信號(hào)等；

D、防跳功能、跳合閘自保持、控制回路斷線監(jiān)視、跳合閘壓力閉鎖等功能；

E、智能終端的告警信號(hào)可通過(guò)GOOSE口上送；

F、具備對(duì)時(shí)功能和事件報(bào)文記錄功能；

對(duì)于220kV及以上電壓等級(jí)的繼電保護(hù)有雙重化配置要求：兩套保護(hù)的電壓、電流采樣分別取自相互獨(dú)立的合并單元；兩套保護(hù)的跳閘回路應(yīng)與兩套智能終端分別一一對(duì)應(yīng)；兩套智能終端與斷路器的兩個(gè)跳閘線圈分別一一對(duì)應(yīng)。

2、跳閘方式

斷路器智能終端的出現(xiàn)改變了斷路器的操作方式。常規(guī)保護(hù)裝置采用電路板上的出口繼電器經(jīng)電纜直接連接到斷路器操作回路實(shí)現(xiàn)跳閘；智能站數(shù)字化保護(hù)裝置則通過(guò)通過(guò)光纖接口接入到斷路器智能終端實(shí)現(xiàn)跳合閘。保護(hù)裝置之間的閉鎖、啟動(dòng)信號(hào)也有常規(guī)站的硬接點(diǎn)、電纜連接改為通過(guò)光纖、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)來(lái)傳遞。保護(hù)裝置向智能終端發(fā)送跳閘命令，可以直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接（保護(hù)裝置和智能終端通過(guò)光纖直接通信），這樣的方式我們稱之為“直跳”；也可以經(jīng)過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)（經(jīng)過(guò)過(guò)程層交換機(jī)通信），這樣的方式稱之為“網(wǎng)跳”。之前我們提到過(guò)，GOOSE報(bào)文是事件驅(qū)動(dòng)的，所以數(shù)據(jù)量要比SV報(bào)文小很多。不過(guò)同樣考慮到跳閘的可靠性和快速性，《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》要求，對(duì)于但間隔的保護(hù)應(yīng)采用直跳方式，涉及多間隔的保護(hù)（母線保護(hù)）宜采用直跳，如確有必要，在滿足可靠性和快速性的要求的情況下可以采用網(wǎng)跳。關(guān)于直采、直跳、網(wǎng)采、網(wǎng)跳的示意圖如下圖所示。

二次回路

合并單元、智能終端的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了采樣與跳閘的數(shù)字化，從整體上促進(jìn)了變電站二次回路的光纖化和網(wǎng)絡(luò)化。傳統(tǒng)站的硬接點(diǎn)也變?yōu)橥ㄟ^(guò)光纖、交換機(jī)傳遞。這樣的改變大大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)站的二次回路的復(fù)雜程度，提高了抗干擾能力。而且通過(guò)一些列的SV/GOOSE斷鏈信號(hào)實(shí)現(xiàn)了二次回路狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)。

裝置構(gòu)成

數(shù)字化保護(hù)裝置電流、電壓采樣通過(guò)SV接口實(shí)現(xiàn)；開(kāi)關(guān)量輸出（跳合閘命令、閉鎖信號(hào)輸出、啟動(dòng)信號(hào)輸出）和開(kāi)關(guān)量輸入（閉鎖、啟動(dòng)）通過(guò)GOOSE接口實(shí)現(xiàn)。因此裝置通信接口數(shù)量大大增加，而且多為光纖接口，發(fā)熱量大，為裝置設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難。因此提出了保護(hù)裝置獨(dú)立分散、就地安裝。保護(hù)裝置中央處理和輸出、輸入分散在多臺(tái)裝置中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前智能站中保護(hù)裝置就地安裝的不多，通常是將智能終端、合并單元等二次設(shè)備就地安裝在斷路器附近的智能控制柜內(nèi)。智能控制柜具備空調(diào)等環(huán)境調(diào)節(jié)功能，盡量為二次設(shè)備提供較好的的運(yùn)行環(huán)境。不過(guò)考慮到室外環(huán)境惡劣，為減少設(shè)備故障率，智能終端、合并單元一般不配備顯示屏。通過(guò)上面的介紹可以看出，智能站數(shù)字化繼電保護(hù)在保護(hù)原理上與傳統(tǒng)繼電保護(hù)差別并不大，主要是在一次、二次設(shè)備的功能定位進(jìn)行了新的劃分，通信手段進(jìn)行了改變。我們用下面這張圖進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單概括，便于理解。