常规稳控装置在智能变电站的实施方案_赵向辉.pdf

第 卷第 期红水河 年 月 常规稳控装置在智能变电站的实施方案赵向辉，钟 秋（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西 南宁；广西水利电力职业技术学院，广西 南宁）摘 要：为了解决稳控装置在智能变电站的实现方式，笔者以防城港钢铁基地 智能变电站的稳控装置设计为例，分析了智能变电站二次系统的网络结构及逻辑功能划分，并结合稳控装置的回路设计规范，提出常规稳控装置应用于智能变电站的实施方案，可为稳控装置在智能变电站中的应用提供参考。关键词：智能变电站；稳控装置；实施方案；二次回路中图分类号：文献标志码：文章编号：（）：开放科学（资源服务）标识码（）：,(,;,):,:;引言“十四五”期间，为了推进智能电网的发展，广西电网将稳步推进智能变电站的建设，按照智能化标准推进输变电设备建设与改造，提升智能化水平。智能变电站是智能电网的基础和重要环节，是电网运行数据的采集源头和命令执行单元，是实现智能电网的必要条件。智能电网动态管理需要智能变电站系统进行技术支撑，智能电网的建设首先从智能化变电站入手。电网安全稳定控制装置（本文简称“稳控装置”）作为电网的第二、第三道防线，在电网中的作用非常重要。随着广西智能电网建设的不断推进，智能变电站正成为电网建设的发展趋势。但目前广西电网为了解决区域电网稳定运行而配置的稳控装置均采用的是常规变电站的建设方案。为了使稳控装置在广西电网智能变电站中得到更好的应用，本文以防城港钢铁基地 智能变电站的稳控装置设计为例，提出常规稳控装置应用于智能变电站的实施方案。防城港钢铁基地 智能变电站简介 建设规模防城港钢铁基地项目规划 万 钢生产规模，收稿日期：；修回日期：作者简介：赵向辉（），女，山东牟平人，高级工程师，学士，主要从事系统继电保护和安全自动装置设计研究工作。：。赵向辉，钟 秋：常规稳控装置在智能变电站的实施方案达产后需电量约 ，最大负荷约。防城港钢铁基地项目分步实施开展，第一步是 年底 万 钢建成投产，需在 年搬迁潭松钢厂 线路两回。为保证防城港钢铁基地项目供电需求和供电可靠性，年在广西防城港市企沙镇开工建设防城港钢铁基地 智能变电站 座。智能变电站设计 智能变电站计算机监控系统网络结构全站按照智能变电站建设，智能变电站电气二次设计参照南方电网公司 变电站标准设计（）和智能变电站二次系统通用设计规范：“采用常规模拟量采样、网络跳闸模式，智能变电站二次系统按逻辑功能划分为站控层、间隔层、过程层设备，网络分为站控层网络和过程层网络。”互感器采用常规互感器，并通过二次电缆直接接入装置（包括继电保护装置、稳控装置、智能录波器等二次设备）实现采样。根据南方电网智能变电站二次系统通用设计规范，除就地安装的二次设备采用直采直跳方式外，其余间隔内采用直采网跳方式，母差保护采用直采网跳方式。南方电网标准设计智能变电站网络结构图如图 所示。图 南方电网标准设计智能变电站网络结构图 过程层构成及断路器智能终端的构成和功能）过程层构成。过程层由常规电磁式互感器、智能终端等构成，通过智能终端实现与一次设备相关的功能，如控制命令的执行等。）断路器智能终端的构成及功能。智能终端是一种智能组件，采用电缆与一次设备连接，采用光纤与保护、测控等二次设备连接，通过网络传输的 报文，实现对一次设备（断路器）跳合闸功能和开关量信息的传输。断路器智能终端应具备的相关功能：断路器分合闸控制；电缆、电缆非电量直跳 功能；装置应支持接收来自二次设备的 下行控制命令，实现对一次设备的实时控制功能；断路器智能终端非电量跳闸采用重动继电器的情况下，应满足大功率启动并具备抗交流串扰能力。智能录波器的构成及信息采集方式为对网络报文进行有效的监视、记录和诊断，提前发现通信网络的薄弱环节和故障设备，预防电力系统事故的发生，防城港钢铁基地 智能变电站配置 套智能录波器。智能录波器由管理单元和采集单元构成，采集单元的数量应根据变电站实际接入的模拟量和开关量规模进行配置。智能录波器集成保信子站、二次设备智能运维等功 能，采 用 网 络 方 式 采 集 数 据，应 能 记 录 网络、网络的信息。信息采集范围涵盖合并单元、智能终端、保护装置、过程层交换机及构成保护控制系统的二次连接回路。根据设备订货情况，该工程配置的智能录波器采集单元未考虑常规接点方式的开关量电缆接入的接口。智能录波器采集单元信息交互：保护装置、智能终端报文通过过程层网络接入采集单元；站控层报文通过站控层交换机镜像端口接入采集单元。采集单元应通过不同的通信插件分别接入过程层网络和站控层网络，采集单元与站内其他装置间交互的信息见表。稳控装置建设方案 稳控装置新增和改造原则为满足防城港网区广西钢铁集团有限公司防城港钢铁基地项目、广西生态铝工业基地防城港项目、表 采集单元信息交互接入对象接入方式通信规约采集信息（包括但不限于以下信息）保护装置过程层 网保护装置动作等 信息智能终端过程层 网断路器刀闸位置等 信息电压、电流模拟量电缆母线、线路、变压器等电压、电流模拟量常规开关量保护动作、刀闸位置等开关量过程层交换机过程层 网或独立网络 或 交换机工作状态、告警等 信息或装置模型、交换机配置文件、工作状态和告警等信息站控层交换机站控层 网保护装置告警等 信息 红水河 年第 期盛隆冶金扩产项目建成后安稳系统新增切负荷要求，根据“大用户接入对广西南部电网运行方式优化专题研究评审意见”对防城港网区大用户接入：改造久隆站稳控装置，原有海港站 号主变过载或高沙歌标双回 线路过载切负荷范围增加防城港钢铁基地及盛隆冶金扩建部分负荷；新增防城港钢铁基地切负荷子站装置，按双重化原则配置。与本站相关的稳控装置新增和改造内容：）改造久隆站稳控装置（主站）。原有切负荷策略分轮次所切负荷增加防城港钢铁基地新增部分，装置增加至钢铁基地稳控装置通信通道；其余功能保留。）新增防城港钢铁基地切负荷子站装置。钢铁基地按双重化原则新增切负荷执行站，具体建设内容如下：接入负荷线路潮流信息作为判断切负荷量；接受久隆安稳主站切负荷命令后切除站内负荷；新建钢铁基地稳控装置需接到广西电网稳控管理系统。稳控装置实施方案防城港钢铁基地 智能变电站稳控装置作为切负荷执行站，负责将本站负荷线路信息上传至久隆主站，以及接收久隆主站切负荷命令并出口跳闸。出口跳闸回路的确定：广西钢铁集团公司防城港钢铁基地 智能变电站是下级 站主电源，钢铁基地 站 侧无出线，仅配置无功补偿设备。经与广西钢铁集团动力厂沟通，根据该变电站可切除负荷总量，确定切除的负荷线路为该变电站的 棒线、热轧、冷轧等 负荷线路出线。通信通道配置情况：根据以上配置方案要求，安稳切负荷子站装置与久隆站稳控装置通信采用 数字光纤通道，通过该接口接受 久隆主站的切负荷命令；同时，需将防城港钢铁基地 智能变电站稳控装置通过调度数据网将相关设备信息上送广西中调稳控管理系统主站。稳控装置二次回路设计规范 电流电压回路电流电压回路设计依据南方电网稳控执行站装置标准化技术规范规定：）交流电流回路。双重化配置的 套稳控装置电流应分别取自电流互感器的不同绕组。当厂站有备用绕组时，为降低在 回路上其他装置上的操作或试验可能会带来稳控装置误动的风险，设计应取用独立 绕组；当 绕组不足，无独立绕组可用时，稳控装置应串接于单独录波器绕组，且稳控装置应接于录波装置之前。稳控装置应尽可能地使用保护级的 绕组。）交流电压回路。双重化配置的 套稳控装置电压应分别取自电压互感器的不同绕组。稳控装置所接 的选型应按相同电压等级的保护装置要求。出口跳闸回路出口跳闸回路设计规范有：）南方电网公司反事故措施（版）规定：“稳控装置的跳闸出口原则上应直接接断路器操作箱跳闸回路，现场未配置操作箱的且保护装置未集成断路器操作跳闸回路的，安自装置的跳闸出口应直接接断路器跳闸回路。”）南方电网电力二次装备技术导则：“安自装置跳闸出口不宜接入启动失灵保护的回路。”）南方电网稳控执行站装置标准化技术规范“出口控制回路”的规定：稳控装置应提供无源空接点用于线路的跳闸回路。稳控装置的出口跳闸不宜启动断路器的失灵回路。双重化配置的每套稳控装置应分别动作于断路器的一组跳闸线圈。对于执行切负荷回路，跳闸出口应能同时闭锁重合闸，如操作箱不具备闭锁重合闸跳闸回路，可采用手跳回路。为避免形成寄生回路，在任何情况下均不得并接第一、第二组跳闸回路。信号及录波回路信号及录波回路设计依据南方电网稳控执行站装置标准化技术规范“信号及录波回路”的规定：）稳控装置应提供足够详细的信号给站内监控系统，主要包括装置异常、装置故障（含直流失电）、装置动作信号；信号应采用无源接点形式，同时应能通过网络连接方式与监控系统相连。）稳控装置应能提供无源接点信号给故障录赵向辉，钟 秋：常规稳控装置在智能变电站的实施方案波装置，主要包括装置动作信号。）稳控装置不考虑与继电保护及故障信息系统相连，如有需要可通过装置的硬接点来提供信号。常规稳控装置二次回路在智能变电站中的实施方案 稳控装置主要二次回路设计原则结合本站智能化建设方案及稳控装置的运行习惯，确定在本站中采用常规稳控切负荷子站装置，常规模拟量采样（互感器采用常规互感器，并通过二次电缆直接接入稳控装置），电缆跳闸方式，信号及故障录波输出回路采用硬接点输出。电流电压回路根据以上要求，本期 套稳控装置的电流回路取自 的不同 保护级绕组，并且由于保护绕组的数量限制，本期稳控系统 号柜与故障录波共用同一绕组并且串联在录波装置前面。电压回路取自 线路保护切换后的电压。电流电压回路配置示意图如图 所示。图 电流电压回路配置示意图 出口跳闸回路根据前面的论述，本站稳控装置切除的负荷为变电站的 棒线、热轧、冷轧等 负荷线路。智能变电站的继电保护装置跳闸实现方式：智能变电站继电保护装置的出口跳闸是通过 网络 传 输 的 跳 闸 命 令，断 路 器 智 能 终 端 接 收 网络传输报文，实现对断路器的跳闸控制。本站 线路间隔配置断路器智能终端，采用南瑞继保的 装置，根据智能终端装置 技术说明书：“智能终端跳闸逻辑中的常规跳闸输入，装置支持电缆方式的非电量跳闸输入，采用独立继电器实现”“为保证非电量跳闸的可靠性，非电量直跳采用独立的、抗交流大功率启动回路，端子排为非电量 三跳输入端，使非电量保护可以不经装置 而直接重动跳闸”，当 继电器动作时，智能终端会将该继电器动作接点通过 报文发送闭锁重合闸信号，线路保护接收到该信号后闭锁重合闸，因此，为不启动重合闸、不启动失灵继电器。由此可见，此输入回路满足以上规范不启动失灵回路的要求，而闭锁重合闸实现方式由常规站的硬接点输出闭锁，改为通过 网络的报文发送闭锁重合闸信号。由于 智能终端装置具备常规跳闸输入电缆直跳 回路，稳控装置按常规站电缆跳闸的方式设计，将跳闸输出直接通过电缆连接到智能终端的电缆直跳 启动回路，实现稳控装置电缆跳闸的功能。此外，考虑到继电保护室内的稳 红水河 年第 期控装置至户外断路器智能终端的距离较长，为保证 跳闸继电器的可靠动作，跳闸回路采用 的电缆。由于 线路出口跳闸回路只有 组跳闸线圈，因此，双重化配置的 套稳控装置出口跳闸接点并接后接入 回路。根据以上要求稳控装置出口跳闸回路如图所示。图 稳控装置出口跳闸回路图 信号及录波回路 故障录波回路由于本站配置的是智能录波器，智能录波器通过 网络采集继电保护动作、断路器、隔离开关等开关量信号，没有配置硬接点输入的接口，考虑到目前稳控装置动作主要还是通过装置本身的故障录波功能记录故障信息，经与运行单位沟通协商，取消稳控装置输出至故障录波装置的回路。今后，在智能变电站前期设计中需要注意：在编制智能录波器技术规范书时，要求厂家智能录波器设备采集单元中增加硬接点输入的接口，保证稳控装置动作信号的输入和采集。信号输出回路由于本智能变电站仍配置有接点输入的公用测控装置，因此稳控装置的 断线、异常、动作等信号以接点方式输入测控装置后上传监控后台。结语根据南方电网公司的相关规程规范，结合智能站监控系统网络结构的特点，智能终端、智能录波器配置及功能要求，今后在智能变电站初步设计阶段，注意变电站有稳控装置配置需求，应考虑配置的智能终端要具备电缆直跳 功能等。该工程的稳控装置采用基本的、标准的稳控切负荷子站装置，二次回路设计接线相对较为规范简单，后续如果涉及安装于 智能变电站并且定制的区域稳控主站装置，受控制策略和二次回路的影响，设计会更加复杂多样。此外，随着一体化新能源厂站（如新能源汇集站、储能电站）、海上风电等越来越多地接入广西电网，将来随着工程的建设进一步研究稳控装置在智能变电站和新能源厂站的实施。参考文献：中国南方电网有限公司智能变电站二次系统通用设计规范广州：中国南方电网有限公司，南方电网稳控执行站装置标准化技术规范中国南方电网有限公司南方电网公司反事故措施广州：中国南方电网有限公司，电力二次装备技术导则 南瑞继保电气有限公司智能终端装置 技术说明书：南京：南瑞继保电气有限公司，（责任编辑 秦凤荣）