摘要：结合目前就地化保护研究和试运行的现状，提出了一种变电站整站二次设备就地化应用、运行和维护方案。首先分析了变电站保护、自动化等专业的具体业务需求，在此基础上探索了“工厂化调试”和“更换式检修”创新运维手段。整站二次设备就地化后，变电站整体保护功能性能提升，自动化功能高度集成。“工厂化调试”和“更换式检修”后变电站二次设备的调试和运维工作更方便、更高效。
关键词：就地化保护；基本测控；辅助测控；二次设备整站就地化；工厂化调试
就地化保护是未来继电保护的重点发展方向之一，继电保护装置不依赖于合并单元和智能终端，无防护安装就地下放后电缆采样电缆跳闸，简化了中间环节，能有效提高保护速动性和可靠性。目前，相关文献已经提出了线路保护、变压器保护、母线保护、故障录波系统等各种二次设备的就地化实现方案，并对就地化保护的应用方案进行了经济性比较，探索了变电站整体二次设备就地化后的系统网络架构，就地化无防护安装继电保护装置已在多个变电站挂网运行。
1就地化二次设备整站技术方案研究
现有智能变电站大多采用“三层两网”架构，三层设备包括站控层、间隔层、过程层设备，两网包括站控层网络和过程层网络。整站二次业务包括继电保护、变电站综合自动化、计量等业务。就地化保护按间隔(或有限集中某几个间隔)集成了合并单元、智能终端和保护装置，合并了过程层和间隔层的保护业务，集成了设备，简化了网络。整站就地化二次系统的其他二次业务可参考此模式，在确保各业务功能独立性的前提下，设备功能集成，保护信息网络独立，最终达到设备集成、运维高效的目的。
1.1整站保护就地化方案
继电保护是电网安全的第一道防线，保护“四性”的要求不能降低，继电保护的设备配置和网络架构相对独立。就地化保护装置主要包括线路保护、变压器保护、母线保护等继电保护装置。为保证保护的独立性和可靠性，设置全站保护装置专用通信网络，简称保护专网。每台就地化保护装置具备SV、GOOSE、MMS三网合一共口输出功能，并接入保护专网。在保护专网上通过“网采网跳”原则，实现智能录波器、智能管理单元、站域保护等应用。就地化保护采用标准接口与互感器连接，电缆采样、电缆跳闸，贴近一次设备就地安装，通过保护专网实现启动失灵等装置间信息交互。由于保护专网独立，从物理上实现了变电站SCD文件和保护SCD文件的解耦，其他业务改变涉及的SCD变动不影响保护功能，相比现有各业务共用过程层网络的方案可提升继电保护的可靠性、速动性。
1)保护电缆采样电缆跳闸。保护装置具备模拟采样功能，电缆直接采样电缆跳闸，保证了可靠性和速动性。
2)保护就地化安装。保护装置采用小型化、高防护、低功耗设计，实现就地化安装，缩短信号传输距离，保障主保护的独立性和速动性。
3)元件保护专网化。变压器保护和母线保护通过分散采集各间隔数据，装置间通过双环网光纤直连，形成高可靠无缝冗余的内部专用网络，保护功能不受变电站SCD文件变动影响。差动保护采用“全主式”的功能布局，每个子机都是主机，这样既通过差动保护实现主保护原理优越性，又实现了主变各侧分布采样和跳闸。
4)保护信息专网化。智能管理单元集中管理全站保护设备，既作为就地化保护的人机接口，又作为保护与变电站监控的接口，采用标准通信协议，实现保护与变电站监控之间的信息共享。
1.2整站自动化业务就地化方案探索
变电站自动化业务主要包括间隔测控装置、PMU等，间隔测控装置包括线路测控装置、主变测控装置、母线测控装置等类型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆间隔测控直接面对一次设备，采集电流电压等模拟量和开关、刀闸、机构的位置、告警信息，发出开关、刀闸的控制命令，有很明显的间隔属性，适宜按间隔就地化布置。
1.3整站其他业务就地化方案探索
电能计量装置配置点分为结算点、考核点(有可能转化为结算点)、监测点。结算点按要求必须采用独立的计量表计。考核点如果存在转化为结算点的可能，那么其配置及管理要求等同结算点，要求采用独立表计。监测点要求具备正反向有功、四象限无功、事件记录、电量循环上报站控层电能量采集终端等功能。监测点计量业务只作监测用，可以集成于就地化基本测控装置。就地化基本测控装置通过计量认证后，可完成监测点计量功能，且就地下放后，计量电缆缩短有助于提高测量精度。
2就地化二次设备运维方案研究
智能变电站应用就地化二次设备后，改变了现有的运维检修模式，二次设备装置接口标准化后，可以实现“工厂化调试”、“更换式检修”。应用“工厂化调试”和“更换式检修”的运维检修模式可以保证现场作业安全，大幅提高现场检修工作效率。
2.1工厂化调试方案
应用“工厂化调试”方案后，整站就地化二次设备集中调试工作在调试中心完成。调试中心一般在省级检修公司设置，模拟变电站实际环境完成变电站现场调试，实现整站就地化二次设备联调和单装置调试，使就地化二次设备具备现场即插即用的条件，简化现场调试工作，提升工作效率。
工厂化调试通过仿真测试平台实现。仿真测试平台包含管理单元、模拟机(模拟IEC61850SV和GOOSE报文)、模拟量输出功放、I/O接口及网络交换机等，依据现有作业指导书的内容开展就地化二次设备的自动闭环测试，并出具测试报告。
2.2更换式检修方案
为了适应现场快速检修响应的需求，在检修片区枢纽站或地市级检修公司设置检修中心。在检修中心设置备用装置库，当现场就地化二次设备检修和故障更换时，在检修中心对备用装置配置和测试后发往现场，现场经整组传动后即可投运，现场作业时间大幅缩短。更换式检修方案主要涉及装置标准化接口、配置文件备份技术、设备状态监测等关键技术。
就地化二次设备采用标准化接口，实现各个厂家同种类型设备的互换，提升了安装效率。标准化航插接口实现“即插即用”，现场作业简单高效，减少了停电时间，提高了工作安全性；设备接线采用航空插头预制，安装简单，设备检修和故障更换时的安装时间大幅缩短，避免了误操作；基于标准化接口采用自动测试技术可提高设备调试效率。就地化保护采用保护智能管理单元进行配置管理。就地化保护投运后通过智能管理单元对保护设备相关的参数进行备份。备份文件包括CID、CCD、工程参数、定值等。智能管理单元发送启动备份命令，装置应答后启动备份，将需备份的所有内容形成一个数据文件后，上送备份文件生成报告，智能管理单元以MMS文件服务召唤备份数据文件。采用无液晶的就地化二次设备后，保护装置的状态监测功能集中在就地化保护智能管理单元完成，自动化装置的状态监测功能集中在监控后台完成。二次设备状态监测系统接收装置保护动作、告警信息、状态变位和监测信息，在线分析采集的各种数据信息，对收集到的数据进行过滤、分类、存储等，最终实现实时监视分析二次设备及保护信息专网的网络通信状态。
结语
整站二次设备就地化布置、工厂化调试、更换式检修后，装置集成、网络简化，维护了继电保护“四性”原则，保证快速保护独立性，整站调试和单装置运维检修工作方便高效。
参考文献
[1]陈国平,王德林,裘愉涛,等.继电保护面临的挑战与展望[J].电力系统自动化,2017,41(16):1-11.
[2]邓茂军,樊占峰,倪传坤,等.就地化分布式变压器保护方案研究[J].电力系统保护与控制,2017,45(9):95-100.
论文作者:付宏伟,左建中
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
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