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DQZHAN技術訊：智能變電站繼電保護特點

采樣方式

1、合并單元

在智能變電站中，同一電氣間隔內，將電流/電壓互感器輸出的電流、電壓，共同接入一個稱為“合并單元”（MU）的設備，以數字量的形式送給保護、測控等二次設備。MU的作用除了將互感器輸出的電流、電壓信號合并，輸出同步采樣數據。還為互感器提供統一的輸出接口，使不同類型的電子式互感器與不同類型的二次設備之間能夠互相通信。MU的數字量輸出接口通常被稱為SV接口，主要以光纖為主。

2、采樣方式

常規保護裝置采樣方式是通過電纜直接接入常規互感器的二次側電流、電壓，保護裝置自身完成對模擬量的采樣和A/D轉換。智能站數字化保護裝置采樣方式變為接受合并單元送來的采樣值數字量，采樣和A/D轉換的過程實際上在合并單元中完成。也就是說對于保護裝置而言，傳統的采樣過程變成了和合并單元的通信過程。所以對于智能站而言，采樣的重點是采樣數據傳輸的同步問題。保護裝置從合并單元接受采樣值數據，可以直接點對點連接（保護裝置和合并單元通過光纖直接通信），這樣的方式我們稱之為“直采”；也可以經過SV網絡（經過過程層交換機通信），這樣的方式稱之為“網采”。由于SV采樣數據量較大（每秒4000個點），如果采用網采的方式對交換機的要求很高。考慮到采樣的可靠性和快速性，《智能變電站繼電保護技術規范》要求，繼電保護應采用直采，這是重要的技術原則。

跳閘方式

1、智能終端

智能終端（也叫智能操作箱）是斷路器的智能控制裝置。智能終端實現了斷路器操作箱回路、操作箱繼電器的數字化、智能化。除了輸入、輸出觸點外，操作回路功能通過軟件來實現，操作回路二次接線大大簡化。斷路器智能終端從收到跳合閘命令到出口動作時間不大于7ms。

斷路器智能終端具備以下功能：

A、接收保護裝置跳合閘命令和測控裝置的手合、手分命令；

B、提供跳閘出口接點和合閘出口接點。220kV以上的智能終端至少應提供兩組分相跳閘接點和一組合閘接點；

C、可以給保護、測控裝置發送斷路器、隔離開關、接地開關的位置、斷路器本體信號等；

D、防跳功能、跳合閘自保持、控制回路斷線監視、跳合閘壓力閉鎖等功能；

E、智能終端的告警信號可通過GOOSE口上送；

F、具備對時功能和事件報文記錄功能；

對于220kV及以上電壓等級的繼電保護有雙重化配置要求：兩套保護的電壓、電流采樣分別取自相互獨立的合并單元；兩套保護的跳閘回路應與兩套智能終端分別一一對應；兩套智能終端與斷路器的兩個跳閘線圈分別一一對應。

2、跳閘方式

斷路器智能終端的出現改變了斷路器的操作方式。常規保護裝置采用電路板上的出口繼電器經電纜直接連接到斷路器操作回路實現跳閘；智能站數字化保護裝置則通過通過光纖接口接入到斷路器智能終端實現跳合閘。保護裝置之間的閉鎖、啟動信號也有常規站的硬接點、電纜連接改為通過光纖、網絡交換機來傳遞。保護裝置向智能終端發送跳閘命令，可以直接點對點連接（保護裝置和智能終端通過光纖直接通信），這樣的方式我們稱之為“直跳”；也可以經過GOOSE網絡（經過過程層交換機通信），這樣的方式稱之為“網跳”。之前我們提到過，GOOSE報文是事件驅動的，所以數據量要比SV報文小很多。不過同樣考慮到跳閘的可靠性和快速性，《智能變電站繼電保護技術規范》要求，對于但間隔的保護應采用直跳方式，涉及多間隔的保護（母線保護）宜采用直跳，如確有必要，在滿足可靠性和快速性的要求的情況下可以采用網跳。關于直采、直跳、網采、網跳的示意圖如下圖所示。

二次回路

合并單元、智能終端的應用實現了采樣與跳閘的數字化，從整體上促進了變電站二次回路的光纖化和網絡化。傳統站的硬接點也變為通過光纖、交換機傳遞。這樣的改變大大簡化了傳統站的二次回路的復雜程度，提高了抗干擾能力。而且通過一些列的SV/GOOSE斷鏈信號實現了二次回路狀態的在線監測。

裝置構成

數字化保護裝置電流、電壓采樣通過SV接口實現；開關量輸出（跳合閘命令、閉鎖信號輸出、啟動信號輸出）和開關量輸入（閉鎖、啟動）通過GOOSE接口實現。因此裝置通信接口數量大大增加，而且多為光纖接口，發熱量大，為裝置設計帶來了困難。因此提出了保護裝置獨立分散、就地安裝。保護裝置中央處理和輸出、輸入分散在多臺裝置中實現。當前智能站中保護裝置就地安裝的不多，通常是將智能終端、合并單元等二次設備就地安裝在斷路器附近的智能控制柜內。智能控制柜具備空調等環境調節功能，盡量為二次設備提供較好的的運行環境。不過考慮到室外環境惡劣，為減少設備故障率，智能終端、合并單元一般不配備顯示屏。通過上面的介紹可以看出，智能站數字化繼電保護在保護原理上與傳統繼電保護差別并不大，主要是在一次、二次設備的功能定位進行了新的劃分，通信手段進行了改變。我們用下面這張圖進行一個簡單概括，便于理解。