一种典型的跨间隔就地化保护实施方案
熊威 陈泽华 朱长东
摘 要：详细分析了传统智能变电站在实际工程应用中暴露的问题，以及新一代就地化保护的特点与优势。基于某220kV智能变电站主变就地化保护挂网试运行项目，阐述了该工程中实际的主变保护实现方式以及保护子机之间、保护与通讯管理机、远动装置间的组网结构，为该类典型的“多子机，跨间隔”就地化保护结构提供了工程参考。
关键词：智能变电站；跨间隔；就地化保护
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.147
0 引言
近十年来，智能变电站取得了突飞猛进的发展，在变电站总数中的比例也不断提高。相比于传统变电站，智能变电站具有模型统一，设备智能，低碳环保等优势。然而多年的运行维护经验也揭示出许多新的问题：
（1）智能站过程层设备大量采用就地户外柜安装方式，户外柜运行环境差，现有装置达不到防护要求、且光口数量多、发热量大、抗电磁干扰能力差、故障率高。而为改善二次设备运行环境加装的户外柜空调等温控设备本身可靠性差，增加了运维工作量，效果欠佳。
（2）早期过程层智能设备硬件不够成熟，运行过程中新问题不断暴露，执行反措升级及缺陷处理工作任务繁重。数据传输依赖光模块和交换机，经常出现通信链路中断等问题，影响保护功能正常运行。
（3）智能变电站链路更為复杂，技术难度增加，对运行维护人员的技术水平提出了更高的要求。在电网规模不断扩大的同时，智能变电站处缺工作量增加，而检修人员人数基本没有增长，运维需求难以满足。
1 新一代即插即用就地化保护特点
就地化保护是一种具有防水、防潮、防腐蚀能力的可贴近一次设备安装的新型数字化保护装置，其二次回路简单，电缆耗费少，跳闸时间短以及即插即用易于维护等优点使之成为下一代智能变电站的重要发展方向。与传统智能变电站相比，就地化保护具有以下优势：
（1）保护运行更加稳定，保护动作更加灵敏。就地化保护相比于智能站保护可减少中间环节，保护动作快、单间隔保护装置整组动作时间相较目前智能变电站可减少8～10ms。采用电缆直采直跳，防止因链路中断或光电转换模块故障造成的保护装置闭锁。
（2）运行维护更加方便。就地化保护装置采用“工厂化调试，即插即用式检修”的运维理念，大大减少了现场检修时间。由于就地化保护装置采用全密封封装，传统保护装置修理更换插件的处缺方式不再适用，就地化保护统一采用标准的航空接口，电缆线芯的功能经过标准化规定，在更换保护装置时，装置的外部回路均保持不变，而保护功能的校验在检修工区进行，因此装置出现故障时可直接整体更换，现场工作得到简化，检修效率极大提高。
（3）经济高效、节能环保。采用无防护就地化保护可取消户外柜空调、温湿度控制器等辅助设备，减少交换机的使用，降低该类设备的运行维护成本。同时相比于传统站保护，就地化保护装置安装在一次设备旁，单根电缆长度可由原主控室至开关场的上百米缩短至十米，大幅减少保护屏柜数量以及保护室面积，而相比于智能站保护，就地化保护集成了合并单元与智能终端，本间隔采用电缆直采直跳，因此大量减少了光缆数量。
2 跨间隔就地化保护组网方式
单间隔就地化保护贴近一次设备安装，可直接通过电缆采集模拟量和开入并实现出口跳闸，对于跨间隔就地化保护如主变、母差则可通过多台子机组合的方式进行扩展，以三圈主变的保护为例，主变高中低压侧间隔分别配置一个保护子机，每台子机的电缆、光缆接口配置相同，接口分别为：接口1（电源开入接口），共7根电缆纤芯，包括直流电源，2组跳位继电器和合后继电器；接口2（开出量接口），共17根电缆纤芯，包括2组分相跳闸出口，2组合闸出口，以及装置故障、装置异常信号；接口3（通信接口），共16根纤芯光缆，其中1、2纤为对时，3-6纤为MMS及过程层网络，7-14为保护环网，15、16为通信调试口；接口4（模拟量接口），包括1组电压、2组电流。
功能上，每台子机可独立实现后备保护计算，三台子机通过HSR保护环网连接共享采样值，实现差动保护计算，由于采用标准开出接口，每台子机开出接点只能控制本侧开关跳闸，跳母联等功能通过过程层网络实现，所有保护子机通过光纤连接交换机，组成SV/GOOSE/MMS保护专网，通过网络传输主变跳母联出口命令以及启动失灵命令。交换机需同时配有光口和电口，保护管理机通过网线连接交换机，实现保护装置信息的采集以及软压板操作，定值更改等，利用保护管理机打开任一保护装置界面则可对所有子机进行同步操作。远动装置同样通过网线连接交换机MMS网，采集保护装置信息并转发调度数据网。主变保护网络结构如图所示：
3 结语
就地化保护装置兼具传统电缆回路的高可靠性与智能站光纤网络的强大信息传输能力，同时装置本身的高防护等级及标准化接口使其更加耐用且易于更换。就地化保护的推广，将大幅提高智能变电站的运行可靠性，缩短保护设备的维护检修时间，目前，基于该网络结构的就地化保护装置已成功在宜昌220kV夷陵变电站挂网试运行。
