变电站智能化配置及其优势分析

变电站采用电子式互感器及合并单元，通过智能终端对一次设备进行控制，通过在线监测系统对一次设备进行在线监测，实现一次设备智能化，并应用基于IEC 61850通信规约的变电站自动化系统，实现二次设备网络化。

1.电子式互感器与合并单元的配置方案

该站采用了电子式互感器。电子式电流互感器的一次传感器包括2套完全相同的罗氏线圈、1套低功率线圈。电子式电压互感器包括1个电容环分压器。电子式电流电压互感器的传感器部分包括2套罗氏线圈、1个低功率线圈和1个电容分压环。其中罗氏线圈用于保护电流信号，低功率线圈用于测量电流信号，电容分压环用于测量电压信号。

按保护双重化配置的原则要求，电子式互感器传感部分、采集单元、合并单元也进行了冗余配置；每路采样系统的保护信号采用了双A/D采样接入合并单元，每个合并单元输出两路数字采样值由同一路通道进入一套保护装置；罗氏线圈和低功率小铁心线圈共用一个采集器，采集器双重化配置，分别对应两个罗氏线圈。采集器由不同的电源供电（220V直流来自智能柜）并与相应保护装置的直流电源一一对应。

本工程220kV GIS共有6个间隔、2个主变间隔和2个出线间隔，有3台GIS电子式电流电压互感器，母联间隔装有3台电子式电流互感器，母线测量PT间隔装有6台电子式电压互感器，分别对应A相、B相、C相。

2号主变和2号出线每个间隔配置1只（组合式ECVT）电子式电流电压互感器，内置1个相互独立的空心线圈以满足双重化的要求。母联间隔配置1只（ECT）电子式电流互感器，I母和II母上各自配置1只（EVT）电子式电压互感器，母线电压配置了单独的母线PT电压合并单元。合并单元接收来自母线（I母和II母）电压互感器的电压信号。母线PT电压合并单元级联至各线路间隔合并单元以FT3的格式上送母线电压实现线路同期功能，如图10-2所示。

2.合并单元同步方式

电子式互感器的同步包含：

1）同一间隔内的各相电流、电压同步。

图10-2 电子式互感器和合并单元的配置

2）关联间隔之间的同步，如主变差动、母线差动。

3）关联变电站间的同步，如线路光纤差动保护。

目前的同步方法有1pps、插值法、B码对时方式，条件具备时也可采用IEC 61588网络对时。现阶段采用IRIG-B对时方式，相比于IEC 61588网络对时方式，前者在方案的成熟度和经济性方面占优势，因此应用较为广泛，本站过程层设备对时方式上也选择了IRIG-B。合并单元与电子式互感器之间没有硬同步信号，合并单元实现了前端采样、处理和采样传输时延的补偿功能。

采用B码和线性插值的同步方式在合并单元中实现了采集器间的采样同步功能，做到采样的同步误差不大于±1μs。在外部同步信号消失后，能在10min内继续满足4μs同步精度要求。当守时精度满足同步要求时，采样值报文中的同步标识位“SmpSynch”为TRUE。当守时精度不满足同步要求时，采样值报文中的同步标识位“SmpSynch”为FALSE。

3.电压并列切换功能

本工程220kV高压侧为双母线方式，根据工程运行的要求，合并单元实现了手动和自动电压并列功能。I母和II母配一台PT合并单元（冗余配置），同时采集来自I母和II母电压互感器的电压信号。

合并单元同时具备从硬接点开入和GOOSE网络获取断路器、刀开关位置信息，在系统运行过程中根据操作人员的操作实现手动或自动电压并列功能，如图10-3所示。在主变或线路合并单元中自动实现了电压切换功能，流程图如图10-4所示。(www.xing528.com)

图10-3 电压并列开入板

图10-4 电压并列切换实现流程图

4.合并单元ICD描述文件

ICD描述文件作为能反映智能化变电站系统配置信息的配置描述（SCD）文件描述了变电站所有IED的实例配置和通信参数、IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构等信息。而SCD文件作为后台、远动、高级应用、故障录波器、保护信息子站以及其他配置的统一数据来源，该文件的稳定性、准确性、科学性和易读性就显得十分重要，具体流程如图10-5所示。

图10-5 智能化变电站配置流程

作为智能化变电站重要特征的虚端子是指GOOSE、SMV输入、输出信号的逻辑连接点，与传统屏柜的端子存在着对应的关系，为了便于形象地理解和应用GOOSE、SMV信号，将这些信号的逻辑连接点称为虚端子。通过虚端子配置可以明确变电站内的装置之间的链接关系。

西开有限公司作为智能设备整机提供商为系统集成商提供的XKMU-625系列合并单元完整准确的ICD描述文件，如图10-6所示，系统集成商对ICD文件进行了多项测试（单个ICD文件的语法测试，系统级的ICD文件测试，ICD文件的功能性测试），测试结果表明合并单元ICD文件满足《IEC 61850工程继电保护应用模型》中的定义和要求。

目前的工程模式是各个厂家向设计院提供自己ICD文件所对应的开入、开出、模拟量等虚端子表。SCD文件如图10-7所示，均由系统集成商配置，其基础是各个厂家提供的ICD文件。但是因为智能电网还处于发展阶段，不同的厂家对IEC 61850规约的理解程度、角度也不尽相同。这里面存在着一个木桶效应——什么时候能够提供一个稳定、准确的SCD文件由最后一个提出修改ICD文件需求的厂家决定。同时还存在着一个蝴蝶效应——一个ICD文件一次哪怕是小小的改动也会牵一发而动全身，其他相关装置、后台、远动、高级应用、故障录波器和保护信息子站等都需要做相应的变动。

图10-6 该站合并单元ICD文件

图10-7 该站220kV全站SCD文件

目前，对于智能变电站的现场运行的电子式互感器、光学互感器都需要接入合并单元，做整组测试，以保证整体的性能。对于差动保护，要保证接入通道的互感器的原理、特性一致，合并单元的输出延迟一致，以免互感器特性差异、合并单元延迟不一致导致差动保护误动。