隨著智能電網(wǎng)的全面構(gòu)建，越來越多的新建變電站采用智能變電站模式。按照國網(wǎng)公司提出的智能變電站方案，應(yīng)采用電子式互感器進(jìn)行電氣量采集，然而由于技術(shù)等原因，電子互感器運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性較差，實(shí)際處于試運(yùn)行階段，所以工程上仍然較多地采用常規(guī)互感器進(jìn)行電流電壓采樣。

這就促使大量的智能變電站采用了常規(guī)互感器+合并單元采樣模式，但實(shí)際運(yùn)行中由于時(shí)間同步、誤碼、延時(shí)等諸多因素，導(dǎo)致保護(hù)裝置的電流電壓量開入可信度降低，降低了保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性。

針對這一問題，國網(wǎng)公司2005年多次召開專題會(huì)議，并專門下發(fā)文件規(guī)定：“330kV及以上和涉及系統(tǒng)穩(wěn)定的220kV新建智能變電站，采用常規(guī)互感器時(shí)，應(yīng)通過二次電纜直接接入保護(hù)裝置”，“對于站內(nèi)330kV及以上電壓等級(jí)，保護(hù)、測控等二次設(shè)備統(tǒng)一采用模擬量采樣，取消合并單元及相應(yīng)的采樣值（sampled value, SV）網(wǎng)絡(luò)”。

針對這一要求，智能站擴(kuò)建間隔時(shí)采用取消合并單元、模擬量采樣模式，本文以某500kV智能變電站為例，探討在常規(guī)互感器+合并單元模式的智能變電站中擴(kuò)建新間隔時(shí)取消合并單元的實(shí)現(xiàn)與運(yùn)維要點(diǎn)。

1 合并單元的應(yīng)用

1.1 合并單元的優(yōu)點(diǎn)

作為智能變電站過程層核心設(shè)備之一的合并單元，主要負(fù)責(zé)將電流互感器、電壓互感器等設(shè)備傳過來的電流和電壓等模擬量進(jìn)行同步采集，打上同步時(shí)標(biāo)的合并處理后傳送給各級(jí)裝置。

其具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）有助于實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化；2）有助于實(shí)現(xiàn)變電站通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化；3）有助于自動(dòng)完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測等基本功能；4）能巧妙地將不同廠家設(shè)備進(jìn)行連接，使之有效使用，互通有無。

電流電壓量的數(shù)字化構(gòu)成了SV數(shù)據(jù)量的網(wǎng)絡(luò)化，進(jìn)而促進(jìn)通信規(guī)約統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化，極大程度上突出了智能變電站的智能化。

1.2 常規(guī)互感器+合并單元模式的弊端

雖然常規(guī)互感器+合并單元模式有著眾多的優(yōu)點(diǎn)，但在工程實(shí)踐中也存在著一些弊端。

1）采用常規(guī)互感器+合并單元模式時(shí)，人為增加了保護(hù)裝置的采樣環(huán)節(jié)，降低了保護(hù)裝置的運(yùn)行可靠性。

在傳統(tǒng)變電站中，保護(hù)裝置經(jīng)過電纜直接連接常規(guī)互感器實(shí)現(xiàn)模擬量采集，多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，該采樣方式簡單、穩(wěn)定、可靠。而采用常規(guī)互感器+合并單元模式時(shí)，保護(hù)模擬量采集需要經(jīng)過常規(guī)互感器、合并單元及裝置采樣回路三個(gè)環(huán)節(jié)，增加了合并單元環(huán)節(jié)，使原本簡單的采樣回路復(fù)雜化，當(dāng)合并單元裝置故障或內(nèi)部參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤時(shí)，將引起與之相聯(lián)系的保護(hù)裝置誤動(dòng)或閉鎖，該類事故已在電網(wǎng)發(fā)生過。

且采用合并單元后，保護(hù)裝置需要處理SV同步、SV斷鏈、SV錯(cuò)誤、合并單元檢修等一系列技術(shù)問題，加重了保護(hù)裝置處理負(fù)擔(dān)，使原本簡單的保護(hù)邏輯變得復(fù)雜，也就相應(yīng)地降低了保護(hù)裝置的可靠性。

2）現(xiàn)階段存在合并單元調(diào)試質(zhì)量不高、現(xiàn)場調(diào)試?yán)щy等問題。

合并單元裝置調(diào)試比較復(fù)雜，現(xiàn)場安裝調(diào)試分工界面不清晰，部分變電站甚至沒有開展合并單元現(xiàn)場調(diào)試。合并單元級(jí)聯(lián)時(shí)母線合并單元與間隔合并單元的安裝距離可能比較遠(yuǎn)，難以在現(xiàn)場進(jìn)行母線合并單元與間隔合并單元的同步性測試。針對采樣延時(shí)大于20ms的采樣延時(shí)測試、保護(hù)采樣通道暫態(tài)性能測試等項(xiàng)目，大部分合并單元測試儀無法進(jìn)行測試。

針對合并單元測試儀缺少相應(yīng)的裝置技術(shù)規(guī)范與校驗(yàn)規(guī)范，難以滿足現(xiàn)場合并單元測試的要求。一些廠家的合并單元內(nèi)部存在可更改的配置參數(shù)，可能出現(xiàn)合并單元調(diào)試完成后內(nèi)部參數(shù)更改而影響其功能的情況，調(diào)試人員難以保證合并單元裝置的測試質(zhì)量。

3）合并單元光口多，發(fā)熱嚴(yán)重。

智能變電站采用直采方式，造成合并單元光口較多，且合并單元一般安裝于戶外柜中，運(yùn)行條件較為惡劣，在合并單元長期運(yùn)行時(shí)裝置發(fā)熱較為嚴(yán)重，影響裝置的運(yùn)行可靠性及運(yùn)行壽命。

4）經(jīng)濟(jì)性差。

采用常規(guī)互感器+合并單元模式時(shí)，增加了合并單元裝置及大量光纜，相對傳統(tǒng)變電站，大大增加了變電站建設(shè)成本。

2 擴(kuò)建間隔取消合并單元實(shí)踐

針對上述利弊，國網(wǎng)公司多次召開專題技術(shù)研討會(huì)，決定對常規(guī)互感器+合并單元模式的重要智能變電站采取取消合并單元，直接用電纜連接的方案[5]。在尚未進(jìn)行取消合并單元改造前，擴(kuò)建的新間隔采取取消合并單元的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)。以下具體以500kV某智能變電站新擴(kuò)的500kV某線和新擴(kuò)的500kV 1號(hào)主變?yōu)槔M(jìn)行分析。

2.1 新擴(kuò)500kV線路

該站當(dāng)時(shí)同時(shí)新上2條500kV新線路作為雙回線外聯(lián)（本文稱該階段為擴(kuò)建Ⅰ期），如圖1所示。其中，擴(kuò)建Ⅰ線是在原來預(yù)留的空串上新增，形成不完整串；擴(kuò)建Ⅱ線則是在原來不完整串基礎(chǔ)上進(jìn)行破串后新增，形成完整串。

圖1 新增2條500kV線路示意圖

新增的2條線路相關(guān)間隔為單電流互感器（current transformer, CT）設(shè)計(jì)，其電壓回路均為不經(jīng)合并單元，直接送往線路保護(hù)、故障錄波、計(jì)量、測量、同步相量測量裝置（phasor measurement unit, PMU）等。電流回路則分經(jīng)合并單元和不經(jīng)合并單元，接線方式分別如圖2、圖3所示。

圖2 擴(kuò)建Ⅰ線電流回路圖

圖3 擴(kuò)建Ⅱ線電流回路圖

擴(kuò)建線路兩套線路保護(hù)均按要求采用直接電纜采樣模式。但考慮到原母差保護(hù)的電流量取自于各間隔的合并單元，開關(guān)保護(hù)需進(jìn)行開關(guān)失靈起動(dòng)跳閘、閉鎖重合閘等方面配合，相應(yīng)的開關(guān)保護(hù)、母差保護(hù)仍采用經(jīng)合并單元采樣模式。

2.2 新擴(kuò)500kV主變

該站在新上了2條500kV新線路后，在其中的不完整串中新增了500kV主變接入，使不完整串也形成了完整串（本文稱該階段為擴(kuò)建Ⅱ期），如圖4所示。

圖4 新增500kV主變示意圖

新增主變電壓回路均為不經(jīng)合并單元，直接由電纜送往主變保護(hù)、故障錄波、計(jì)量、測量、同期等。電流回路中主變保護(hù)、測量、計(jì)量、故障錄波等均為電纜直接上送電流量。而母差保護(hù)由于其他間隔均為經(jīng)合并單元采樣，5011開關(guān)保護(hù)需要和其他開關(guān)配合進(jìn)行失靈起動(dòng)跳閘，使得相關(guān)母差保護(hù)、5011開關(guān)保護(hù)仍采用經(jīng)合并單元采樣模式。

3 混合方式運(yùn)行期間運(yùn)維要點(diǎn)

該站在原來全部合并單元采樣基礎(chǔ)上，經(jīng)過擴(kuò)建Ⅰ期和擴(kuò)建Ⅱ期兩期擴(kuò)建，分別新增了2條500kV線路和1臺(tái)500kV主變，其主要特點(diǎn)是不經(jīng)合并單元而直接采樣。本文稱這種含經(jīng)合并單元采樣和不經(jīng)合并單元而直接采樣兩種方式并存運(yùn)行為混合方式運(yùn)行。

由于電流電壓采樣方式的不同，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行期間，其運(yùn)維要點(diǎn)既不等同于經(jīng)合并單元采樣的智能站模式，也不等同于常規(guī)變電站模式，而是兼而有之。

3.1 日常運(yùn)維要點(diǎn)

1）巡視時(shí)，區(qū)別對待含合并單元和不含合并單元設(shè)備，含合并單元時(shí)，應(yīng)對合并單元進(jìn)行巡視，檢查裝置運(yùn)行燈正常點(diǎn)亮，告警燈熄滅，同步對時(shí)、面向通用對象的變電站事件（generic object oriented substation event, GOOSE）通信等指示燈正常閃爍。

2）正常倒閘操作過程中，針對雙母線電壓切換操作時(shí)，含合并單元的應(yīng)檢查合并單元及母差裝置閘刀位置切換是否正確，不含合并單元的應(yīng)檢查母差裝置閘刀位置切換是否正確。

3）工作負(fù)責(zé)人持第一種工作票或第二種工作票進(jìn)行相關(guān)設(shè)備保護(hù)校驗(yàn)、調(diào)試等工作時(shí)，安措票中應(yīng)考慮合并單元對其他正常運(yùn)行間隔設(shè)備的影響，工作許可人在許可工作時(shí)還應(yīng)對工作負(fù)責(zé)人交待因合并單元帶來的潛在危險(xiǎn)點(diǎn)，并提醒他們設(shè)置檢修安措。

4）變電站配置文件是智能變電站的重要部分，在進(jìn)行取消合并單元擴(kuò)建時(shí)會(huì)對其進(jìn)行修改、試驗(yàn)、銜接、校核，尤其是變電站配置描述文件（substation configuration description, SCD），處理時(shí)特別注意新擴(kuò)間隔與其他間隔的異同點(diǎn)，強(qiáng)化功能驗(yàn)收，及時(shí)進(jìn)行配置文件存檔備份。

3.2 事故異常處理要點(diǎn)

1）合并單元異常時(shí)，應(yīng)仔細(xì)分析出由于合并單元故障而失去所影響的相應(yīng)保護(hù)裝置。特別注意不要漏項(xiàng)，對于過渡期間取消合并單元的擴(kuò)建間隔更要認(rèn)真思考，哪一部分可能會(huì)受影響，哪一部分不受影響，從而進(jìn)行有針對地處理。重點(diǎn)涉及開關(guān)保護(hù)、線路保護(hù)、母差保護(hù)、主變保護(hù)等。

2）保護(hù)裝置出現(xiàn)相關(guān)保護(hù)被閉鎖現(xiàn)象，不含合并單元時(shí)，應(yīng)考慮電壓互感器（potential transformer, PT）斷線、重合閘、諧波振蕩等因素，而含合并單元時(shí)，還應(yīng)考慮合并單元的相關(guān)異常，如雙模數(shù)轉(zhuǎn)換（analog-to-digital, AD）采樣不一致、采樣品質(zhì)異常、相關(guān)鏈路斷鏈等。

3）發(fā)生異?；蚴鹿屎?，根據(jù)調(diào)度口令停役相關(guān)設(shè)備或保護(hù)時(shí)，除了提醒調(diào)度受影響的設(shè)備范圍的不同外，消缺處理時(shí)，還應(yīng)制定不同的安措，嚴(yán)防異常或事故擴(kuò)大化。

結(jié)論

在500kV常規(guī)互感器采樣的智能變電站運(yùn)行實(shí)踐中，難免出現(xiàn)在取消合并單元工程前擴(kuò)建設(shè)備間隔的過渡階段。此時(shí)由于電流電壓采樣部分經(jīng)過合并單元，部分不經(jīng)過，在設(shè)備建設(shè)投運(yùn)期間，應(yīng)充分了解具體電流電壓回路及其與相關(guān)保護(hù)裝置、智能終端、測控裝置等設(shè)備的關(guān)聯(lián)。

在投運(yùn)后運(yùn)行期間，有針對地采用不同的日常運(yùn)維策略，出現(xiàn)事故異?，F(xiàn)象時(shí)，仔細(xì)檢查，冷靜思考，全面分析，特別應(yīng)將其特殊點(diǎn)考慮進(jìn)去，以免影響事故異常處理時(shí)的正常決策。