摘要:详细介绍保定白洋淀220kV 数字化变电站中电子互感器、智能化断路器、网络结构方案、监控系统等的主要技术特点,并对数字化变电站设计与建设中电子式互感器的二次饱和、GOOSE网络结构的设计等关键问题提出了解决方案。

由于数字化变电站在建设、运行、维护和管理等方面具有独特优势,近年来在国内取得了较快的发展。白洋淀220 kV 数字化变电站是河北省南部电网第一座数字化户内GIS 变电站,采用了IEC 61850 标准和电子式互感器,保护和测控装置均为就地布置,通过光纤实现数据通信,二次回路大为简化,是国内具有代表性的户内GIS 型数字化变电站。

1 白洋淀数字化变电站的主要技术特点

白洋淀变电站包括220 kV、110 kV、35 kV 3 个电压等级,220 kV 和110 kV 采用GIS 配电装置,35kV 采用手车柜,户内布置。

全站依据IEC 61850 标准构建,采用电子互感器实现采样值的数字化,采用GIS 智能控制装置实现GIS 智能开关的数字化,应用GOOSE 服务,实现开关量传输的数字化。

1. 1 电子式互感器

结合GIS 配电装置的特点,选用有源式电子互感器,采用站内直流供电,方案具有成熟可靠的优点。GIS 电子式互感器是整体结构,包含罐体、传感模块、采样绕组在内的电子式互感器整体设计,两端通过变径法兰和绝缘子与GIS 设备配合,接口配合清晰。

在不加大GIS 设备体积的情况下,进出线采用组合式电流电压互感器,配置三相电压互感器,相应间隔二次设备电压均取自本间隔电压互感器,取消电压切换回路,简化合并器的逻辑判别功能。

1. 2 智能化断路器

结合白洋淀变电站GIS 设备户内布置特点,外部采用智能化GIS + 保护就地分散布置的数字化方案,其中智能化GIS 应用先进的计算机技术,采用GIS 智能控制装置实现对GIS 设备的位置信号采集和监视、模拟量信号采集与显示、远方/ 就地控制、信号与操作事件记录与上传、谐波分析、储能电机的驱动和控制、在线监测、基于网络通信的软件联锁等功能。将传统的测控功能与GIS 二次监控有机结合,联合组屏设计、优化控制回路,构成智能的控制功能,取消了传统的GIS 汇控柜。

白洋淀变电站通过就地布置的智能控制装置、保护装置、数字计量表实现断路器的智能化,即常规GIS 断路器加外置的控制、保护、测量、计量等功能组件实现断路器的智能化,见图1 。

1. 3 网络结构方案

依据IEC 61850 通信标准,网络结构采用开放式分层分布式自动化系统,三层两网结构,由站控层、间隔层和过程层组成,分为站控层网络和过程层网络[ 1 ] 。

站控层网络(MMS 网络) 采用双重化光纤以太网络、热备用方式运行,MMS 报文和GOOSE 报文共网传输,通过GOOSE 报文实现间隔层设备之间的联闭锁和电气闭锁构成完整的五防逻辑。过程层网络分为采样值网络和GOOSE 网络,分别单独组网。

采样值信息采用点对点方式传输,对于母线保护、故障录波等需要多间隔采样值信息的装置,设置二级同步合并器实现数据的同步传输。

GOOSE 信息通过点对点和网络相结合方式传输。220 kV 和110 kV 电压等级各线路、母联间隔通过电缆就地跳闸。主变压器保护采用主从式分散布置保护装置, 主机和从机之间以点对点光纤GOOSE 网通信。35 kV 使用保护测控合一装置,就地布置于开关柜,35 kV 母线保护、低周减载、过负荷联切及低压备自投等跨间隔开关量信息通过GOOSE 网络,采用单星型网络结构,见图2 。