摘要：本文依据国家电网公司对新一代智能变电站继电保护装置前接线、前显示的要求，提出了两种典型的前接线安装实现方案，给出了提高其抗电磁干扰能力的措施，并以某工程为例，对前接线的经济性进行了验证。
1继电保护装置前接线的概念和设计要求
1.1前接线方式
智能变电站继电保护装置前接线是将常规装置本体和液晶操作面板加以分离，原继电保护装置的前部操作面板变成空白面板，液晶操作面板通过电缆从装置本体获得电源用于自身指示灯的驱动和面板供电，利用以太网网线与装置本体进行信息交互。继电保护装置前接线方式如图1所示。
图1 继电保护装置前接线示意图
该接线方式能够实现屏体单侧开门，避免屏体采用双侧维护通道，有利于装置的维护管理和预制舱占地面积的进一步降低。
1.2前接线设计要求
前接线是一种全新的接线方式，装置结构、安装模式和运行管理等方面都有较大变化。前接线设计应满足以下要求。
（1）液晶操作面板与装置本体间应保持一定距离，满足光纤和电缆布线的需要，且操作面板不影响装置插件的更换。
（2）装置本体和液晶操作面板的供电模块、通信回路彼此相互独立，满足电磁兼容方面的技术要求。
（3）装置运行灯、告警灯以硬回路方式显示在本体后部，液晶操作面板具有显示装置运行状态和告警的指示灯、调试装置本体的接口以及相关操作按钮。
（4）液晶操作面板与装置本体连接可靠牢固，不因安装运输而松动。
2继电保护装置前接线设计方案
继电保护装置前接线设计采用液晶操作面板与装置本体一对一的安装模式，单个屏柜只设一个屏门；装置本体下面和两侧分别安装线槽和端子排，以满足接线和布线的需求，外部光缆和电缆从屏柜底部引入屏内。继电保护装置前接线典型设计方案如下。
（1）方案一：机架式安装。
机架式安装方案把液晶操作面板安装在装置有插件一侧的屏内支架上，支架上安装有固定锁，开锁后，操作面板能够上下（或左右）90。翻转；液晶操作面板的安装位置满足装置连接导线和光纤所要求的弯曲半径以及装置本体更换插件的需要，且不影响观察装置本体上的指示灯，如图2所示。
图2 机架式前接线安装方式示意图 图3 屏门前接线安装方式示意图
该安装方式可减少由于维护需要而造成的液晶操作面板与装置本体连线扭动的次数，从而提高两者间通信和供电的可靠性；便于运维人员操作装置和液晶操作面板，且整体美观。其缺点是液晶操作面板与装置强电部分相距较近，易受干扰，且不便于装置本体插件的更换和接线。
（2）方案二：屏门安装。
屏门安装方案把装置本体安装于屏内面板，液晶操作面板固定安装于屏门内侧，屏门关闭时液晶操作面板正面朝向装置，如图3所示。
该安装方式使液晶操作面板与装置本体相距较远，可降低装置强电部分对液晶操作面板的干扰，且便于装置本体插件的更换和接线。其缺点是液晶操作面板离装置本体较远，维护装置时需要不断旋转屏门，影响了液晶操作面板和装置本体间供电和通信的可靠性。
3继电保护装置前接线电磁兼容研究
随着电力系统输电电压的提高、微电子技术的广泛应用以及装置就地下放的发展，新一代智能变电站继电保护装置对电磁干扰具有更加明显的敏感性和脆弱性，极易受到电磁干扰影响而出现误动、程序运行异常等非正常工作状态，甚至造成元器件或设备损坏，因此研究并提高其电磁兼容能力已日益迫切。继电保护装置电磁干扰主要通过装置各端口以共模形式进入装置内部。继电保护装置所处环境的干扰源对自身而言是不可控的，既有内部自身产生的干扰，又有外部产生的干扰。
目前常用的抑制电磁干扰的方法有屏蔽、滤波、互感耦合电磁干扰对消等。由于采用前接线的继电保护装置主要布置在预制舱内，其本体与液晶操作面板分开安装，因此针对前接线装置的安装环境和特殊接线方式，可通过以下措施提高其抗电磁干扰能力。
（1）液晶操作面板采用带有网状屏蔽层的多芯电缆供电，弱电部分置于金属外壳内，电缆屏蔽层和金属外壳均可靠接地。
（2）装置本体所有插件均采用全封闭金属机箱进行屏蔽，与液晶操作面板间采用有屏蔽层的网线进行通信，连接头带金属覆盖层，以确保屏蔽层与外部有效电气连接。
（3）对不同部分采用分布式供电，各模块供电电源相互独立，在电源端口设置低通滤波器，对敏感器件的电源增加滤波措施。
（4）通过合理设计各种算法、冗余设计重要数据、充分考虑各种硬件出错情况的处理及报警程序等来提高软件的抗干扰能力。
4继电保护前接线工程应用经济性分析
4．1工程概况
以某220KV新一代智能变电站为例，分析继电保护装置前接线在工程应用中的经济性。工程概况：主变压器本期2X 180MVA，终期3×180MVA；220KV出线本期4回，终期6回；110kV出线本期4回，终期12回；10kV出线本期12回，终期24回；二次系统安装于预制舱内，屏柜采用单侧开门、单舱双列靠舱壁布置，继电保护装置采用前接线方式。
4.2经济性分析
该站二次设备配置4个预制舱，分别是220kV二次设备预制舱、公用设备预制舱、主变及110kV二次设备预制舱、蓄电池预制舱。各舱尺寸见表1。
表1 二次设备预制舱尺寸 mm
图4 220k V二次设备预制舱屏体布置示意图
由表1和图4可知，继电保护装置采用前接线后，舱内屏体能够单舱双列布置，两列屏体间仅设一个维护通道即可，通道宽为2640mm一600ram X 2—1440mm。若保护装置采用常规接线方式，则每面屏体均要设置屏前和屏后维护通道，考虑到屏体双列布置时通道总净宽为1440mm，则此时只能采用单舱单列布置屏体才能满足运维时对通道的要求。因此采用前接线方式，在保护功能不变的情况下，能够提高舱内空间（10400mm X 600mm）／（2640mm X12040mm）X 100％≈19.6％利用率。按单个预制舱35万元计算，若该站所有二次设备均采用前接线，则最多能节省预制舱4个，节省投资4×35万元=140万元，节省占地面积4×2200m X 2800m一136.64m2，经济效益显著，且二次设备集中布置便于运维，能够进一步降低维护成本。
结束语：
新一代智能变电站以“系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体”为目标，遵循“功能集约、信息集成、设备智能、设计优化”建设原则，满足高可靠性、易施工、易维护等要求，更加注重建设的投资与效益。为此，国家电网公司提出在智能变电站中采用预制舱代替传统保护小室的建设理念，从而带来了舱内装置、屏柜等布置方式的变革。
参考文献：
[1]李宝伟，文明浩，等．新一代智能变电站SV直采和GOOSE共口传输方案研究EJ]．电力系统保护与控制，2014，42（1）：96～101
[2]闫志辉，周水斌，等．新一代智能站合并单元智能终端集成装置研究[J]．电力系统保护与控制，2014，42（14）：117～121.
论文作者:周威
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/20
标签：接线论文; 装置论文; 本体论文; 面板论文; 操作论文; 液晶论文; 保护装置论文; 《防护工程》2017年第15期论文;