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《能源與環(huán)境雜志》2014年第三期
1二次設(shè)備整合原則
1.1二次設(shè)備整合的總體思路二次設(shè)備整合的總體思路：（1）分層分布；（2）整合后的設(shè)備盡可能靠近被控制與被保護(hù)對(duì)象；（3）簡(jiǎn)化二次回路，提高可靠性；（4）優(yōu)化保護(hù)及控制策略。
1.2二次設(shè)備優(yōu)化集成整合方案根據(jù)集成優(yōu)化指導(dǎo)思想，二次設(shè)備功能優(yōu)化整合主要有3個(gè)思路：①按間隔分專(zhuān)業(yè)進(jìn)行整合；②按間隔跨專(zhuān)業(yè)進(jìn)行整合；③按專(zhuān)業(yè)對(duì)設(shè)備橫向進(jìn)行優(yōu)化整合。（1）二次設(shè)備按間隔分專(zhuān)業(yè)進(jìn)行整合。二次設(shè)備按間隔分專(zhuān)業(yè)進(jìn)行整合，如將本間隔內(nèi)各種類(lèi)型的保護(hù)進(jìn)行整合，該種整合方案在常規(guī)變電站中就已大量應(yīng)用，如主保護(hù)集成后備保護(hù)，220kV母線保護(hù)集成斷路器失靈判據(jù)功能等。智能變電站由于信息采用網(wǎng)絡(luò)傳輸取代常規(guī)變電站的硬接線，使二次設(shè)備按間隔按功能進(jìn)行整合得到進(jìn)一步擴(kuò)展并得到廣泛應(yīng)用：線路保護(hù)集成過(guò)電壓及遠(yuǎn)跳就地判據(jù)功能、邊斷路器保護(hù)可集成過(guò)電壓及遠(yuǎn)跳就地判據(jù)功能。對(duì)于繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)，二次設(shè)備按功能分專(zhuān)業(yè)進(jìn)行整合已得到全面應(yīng)用，每個(gè)間隔目前已僅配置1～2套保護(hù)（雙重化的2套，單重化的1套），按間隔按功能再進(jìn)行整合基本已無(wú)繼續(xù)發(fā)展的空間。對(duì)于自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，二次設(shè)備按功能分專(zhuān)業(yè)進(jìn)行整合仍有發(fā)展空間，如測(cè)控裝置集成相量測(cè)量等功能。（2）二次設(shè)備按間隔跨專(zhuān)業(yè)進(jìn)行整合。二次設(shè)備按間隔跨專(zhuān)業(yè)進(jìn)行整合，即將本間隔內(nèi)保護(hù)、測(cè)控、相量測(cè)量、計(jì)量等全部或部分功能進(jìn)行整合。如35（10）kV保護(hù)測(cè)控計(jì)量多合一裝置、測(cè)控裝置集成相量測(cè)量、錄波功能等等。二次設(shè)備按間隔跨專(zhuān)業(yè)整合方案在智能變電站試點(diǎn)工程中已得到廣泛應(yīng)用，具有較大的發(fā)展空間，按間隔跨專(zhuān)業(yè)進(jìn)行整合有利于間隔檢修及維護(hù)、減少間隔內(nèi)部接線、提高信息傳輸?shù)目煽矿?、適合二次設(shè)備就地下放布置，最終實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備融合。（3）二次設(shè)備按專(zhuān)業(yè)橫向進(jìn)行整合。隨著智能變電站建設(shè)的不斷推進(jìn)，技術(shù)的不斷發(fā)展，又提出了新的整合思路，如CN35-1272/TK設(shè)備按專(zhuān)業(yè)橫向進(jìn)行整合，如采用集中式保護(hù)裝置，集中式測(cè)控裝置，并在工程中進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用。
1.3二次設(shè)備幾種整合方案對(duì)比分析針對(duì)二次設(shè)備幾種整合方案進(jìn)行對(duì)比分析，具體比較詳見(jiàn)表1。從表1可以看出，二次設(shè)備按間隔分專(zhuān)業(yè)整合空間有限，并已得到全面實(shí)施；二次設(shè)備按間隔整合可簡(jiǎn)化接線，實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備融合，方便運(yùn)行檢修；二次設(shè)備按專(zhuān)業(yè)橫向整合可更好地支持?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)一采集、統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一上送、統(tǒng)一展示，但也存在檢修時(shí)跨間隔隔離問(wèn)題。
1.4小結(jié)綜上所述，二次設(shè)備各種集成優(yōu)化整合方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，綜合上述分析及國(guó)內(nèi)外研究情況，二次設(shè)備集成優(yōu)化整合研究主要存在以下2條技術(shù)路線：（1）對(duì)于單間隔二次設(shè)備，二次設(shè)備整合主要以簡(jiǎn)化二次回路接線，設(shè)備小型化并逐步實(shí)現(xiàn)安裝在一次設(shè)備內(nèi)部或無(wú)限接近一次設(shè)備本體。（2）對(duì)于實(shí)現(xiàn)跨間隔功能、跨間隔信息處理的二次設(shè)備及有必要集中信息與主站端進(jìn)行信息交互的，逐漸往橫向集成方向發(fā)展。
2二次設(shè)備優(yōu)化集成整合方案研究及實(shí)施規(guī)劃建議
2.1二次設(shè)備優(yōu)化集成整合方案專(zhuān)項(xiàng)研究針對(duì)各電壓等級(jí)、配電裝置布置方案等特點(diǎn)考慮按間隔跨專(zhuān)業(yè)整合、按專(zhuān)業(yè)橫向整合2種方案共提出二次設(shè)備優(yōu)化集成整合現(xiàn)階段建議及總體規(guī)劃，提出如下二次設(shè)備優(yōu)化集成整合實(shí)施建議及規(guī)劃。
2.2二次設(shè)備按間隔跨專(zhuān)業(yè)整合方案
2.2.1220kV及以上電壓等級(jí)多功能測(cè)控裝置（1）近期方案。220kV電壓等級(jí)可采用面向間隔的多功能測(cè)控裝置，集成穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)（測(cè)控功能）、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（PMU功能）、非關(guān)口計(jì)量等功能。考慮保護(hù)的重要性及可靠性，保護(hù)裝置獨(dú)立配置。（2）遠(yuǎn)期方案。隨著技術(shù)的發(fā)展，多功能測(cè)控裝置逐步增加保護(hù)功能。
2.2.2合并單元智能終端一體化裝置（1）近期方案。合并單元智能終端一體化裝置可先在110kV及220kV電壓等級(jí)中試點(diǎn)應(yīng)用。（2）遠(yuǎn)期方案。遠(yuǎn)期將合并單元智能終端一體化裝置由110kV及220kV電壓等級(jí)逐漸擴(kuò)展應(yīng)用于330kV等以上電壓等級(jí)。
2.2.3在線監(jiān)測(cè)IED（1）近期方案。除局放裝置由于采用特高頻信號(hào)各傳感器廠家標(biāo)準(zhǔn)難以制訂外，其余微水、壓力、密度等傳感器均通過(guò)4～20mA模擬量信號(hào)或RS485串口信號(hào)與IED裝置通信。因此近期可將除局放IED外各子IED整合。（2）遠(yuǎn)期方案。按間隔或多間隔配置1臺(tái)多功能IED裝置。
2.3二次設(shè)備按專(zhuān)業(yè)橫向整合方案
2.3.1110kV電壓等級(jí)集中式測(cè)控裝置110kV電壓等級(jí)現(xiàn)階段為確保保護(hù)的獨(dú)立性及可靠性、保護(hù)裝置仍按間隔單獨(dú)配置；由于信息傳輸?shù)臄?shù)字化，取消間隔層測(cè)控裝置；信息采集由智能終端、合并單元實(shí)現(xiàn)，信息計(jì)算及上傳等信息由集中測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)。即按電壓等級(jí)配置集中式測(cè)控裝置，統(tǒng)一接收變電站監(jiān)控、調(diào)度端遙控綜合令等。
2.3.2站域及廣域控制（1）近期方案。智能變電站過(guò)程層信息的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化使得在一套裝置能夠采集變電站內(nèi)更多設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，能夠更加實(shí)時(shí)優(yōu)化控制策略。因此可配置一套站域緊急控制裝置，實(shí)現(xiàn)備自投、低頻低壓減載、負(fù)荷聯(lián)切等功能。（2）遠(yuǎn)期方案。遠(yuǎn)景通過(guò)在站域緊急控制裝置基礎(chǔ)上通過(guò)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建廣域電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)。
2.3.335（66）kV集中式無(wú)功保護(hù)測(cè)控裝置對(duì)于500kV變電站，35（66）kV可考慮采用集中式無(wú)功保護(hù)測(cè)控裝置，數(shù)字化無(wú)功保護(hù)測(cè)控裝置集中化方案為每條母線配置2套集中式無(wú)功保護(hù)測(cè)控裝置，裝置集中組屏安裝控制室內(nèi)，每個(gè)間隔就地安裝合并單元及智能終端裝置，將2臺(tái)電容器、2臺(tái)電抗器的CT模擬采集量及遙信量以光纖以太網(wǎng)集中接入集中式保護(hù)測(cè)控裝置中；同時(shí)配置1臺(tái)母線電壓MU，母線PT電壓模擬量接入母線MU，母線MU將母線電壓信息以IEC60044-8或IEC61850-9-2規(guī)約分別接入2個(gè)集中式保護(hù)測(cè)控裝置，集中式保護(hù)測(cè)控裝置經(jīng)過(guò)電壓電流采樣數(shù)據(jù)同步處理后完成2臺(tái)電容器、2臺(tái)電抗器的保護(hù)測(cè)控功能。集中式無(wú)功保護(hù)測(cè)控裝置設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖2所示。
2.4小結(jié)通過(guò)上述分析，建議現(xiàn)階段二次設(shè)備集成優(yōu)化整合方案如下：對(duì)于750（500）kV變電站66（35）kV無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，可考慮按段配置集中式保護(hù)測(cè)控裝置，以簡(jiǎn)化配置，增加了母線保護(hù)功能；對(duì)于110kV電壓等級(jí)，現(xiàn)階段為確保保護(hù)的可靠性，保護(hù)獨(dú)立配置，按雙重化配置2套集中式測(cè)控裝置；對(duì)于220kV及以上電壓等級(jí)，保護(hù)獨(dú)立配置，采用面向間隔的綜合測(cè)控裝置，集成測(cè)控、相量測(cè)量、錄波、非光口計(jì)量等功能；對(duì)于220kV及以下電壓等級(jí)，配置合并單元智能終端一體化裝置；將在線監(jiān)測(cè)各子IED整合至主IED內(nèi)。
3結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)上述分析，二次設(shè)備集成優(yōu)化整合現(xiàn)階段主要有二條技術(shù)路線：一是按間隔跨專(zhuān)業(yè)整合，二是按專(zhuān)業(yè)橫向整合。兩條技術(shù)路線均能達(dá)到優(yōu)化設(shè)備配置、減少占地面積、節(jié)省投資目的，均符合國(guó)網(wǎng)公司集成優(yōu)化指導(dǎo)思想。2種整合方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，建議先在低電壓等級(jí)試點(diǎn)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并逐步推廣。
作者：鄭瑞忠單位：福建省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院