二次系统优化集成整合方向范文

《能源与环境杂志》2014年第三期

1二次设备整合原则

1.1二次设备整合的总体思路二次设备整合的总体思路：（1）分层分布；（2）整合后的设备尽可能靠近被控制与被保护对象；（3）简化二次回路，提高可靠性；（4）优化保护及控制策略。

1.2二次设备优化集成整合方案根据集成优化指导思想，二次设备功能优化整合主要有3个思路：①按间隔分专业进行整合；②按间隔跨专业进行整合；③按专业对设备横向进行优化整合。（1）二次设备按间隔分专业进行整合。二次设备按间隔分专业进行整合，如将本间隔内各种类型的保护进行整合，该种整合方案在常规变电站中就已大量应用，如主保护集成后备保护，220kV母线保护集成断路器失灵判据功能等。智能变电站由于信息采用网络传输取代常规变电站的硬接线，使二次设备按间隔按功能进行整合得到进一步扩展并得到广泛应用：线路保护集成过电压及远跳就地判据功能、边断路器保护可集成过电压及远跳就地判据功能。对于继电保护专业，二次设备按功能分专业进行整合已得到全面应用，每个间隔目前已仅配置1～2套保护（双重化的2套，单重化的1套），按间隔按功能再进行整合基本已无继续发展的空间。对于自动化专业，二次设备按功能分专业进行整合仍有发展空间，如测控装置集成相量测量等功能。（2）二次设备按间隔跨专业进行整合。二次设备按间隔跨专业进行整合，即将本间隔内保护、测控、相量测量、计量等全部或部分功能进行整合。如35（10）kV保护测控计量多合一装置、测控装置集成相量测量、录波功能等等。二次设备按间隔跨专业整合方案在智能变电站试点工程中已得到广泛应用，具有较大的发展空间，按间隔跨专业进行整合有利于间隔检修及维护、减少间隔内部接线、提高信息传输的可靠笥、适合二次设备就地下放布置，最终实现一、二次设备融合。（3）二次设备按专业横向进行整合。随着智能变电站建设的不断推进，技术的不断发展，又提出了新的整合思路，如CN35-1272/TK设备按专业横向进行整合，如采用集中式保护装置，集中式测控装置，并在工程中进行了试点应用。

1.3二次设备几种整合方案对比分析针对二次设备几种整合方案进行对比分析，具体比较详见表1。从表1可以看出，二次设备按间隔分专业整合空间有限，并已得到全面实施；二次设备按间隔整合可简化接线，实现一、二次设备融合，方便运行检修；二次设备按专业横向整合可更好地支持数据统一采集、统一存储、统一上送、统一展示，但也存在检修时跨间隔隔离问题。

1.4小结综上所述，二次设备各种集成优化整合方案各有优缺点，综合上述分析及国内外研究情况，二次设备集成优化整合研究主要存在以下2条技术路线：（1）对于单间隔二次设备，二次设备整合主要以简化二次回路接线，设备小型化并逐步实现安装在一次设备内部或无限接近一次设备本体。（2）对于实现跨间隔功能、跨间隔信息处理的二次设备及有必要集中信息与主站端进行信息交互的，逐渐往横向集成方向发展。

2二次设备优化集成整合方案研究及实施规划建议

2.1二次设备优化集成整合方案专项研究针对各电压等级、配电装置布置方案等特点考虑按间隔跨专业整合、按专业横向整合2种方案共提出二次设备优化集成整合现阶段建议及总体规划，提出如下二次设备优化集成整合实施建议及规划。

2.2二次设备按间隔跨专业整合方案

2.2.1220kV及以上电压等级多功能测控装置（1）近期方案。220kV电压等级可采用面向间隔的多功能测控装置，集成稳态数据（测控功能）、动态数据（PMU功能）、非关口计量等功能。考虑保护的重要性及可靠性，保护装置独立配置。（2）远期方案。随着技术的发展，多功能测控装置逐步增加保护功能。

2.2.2合并单元智能终端一体化装置（1）近期方案。合并单元智能终端一体化装置可先在110kV及220kV电压等级中试点应用。（2）远期方案。远期将合并单元智能终端一体化装置由110kV及220kV电压等级逐渐扩展应用于330kV等以上电压等级。

2.2.3在线监测IED（1）近期方案。除局放装置由于采用特高频信号各传感器厂家标准难以制订外，其余微水、压力、密度等传感器均通过4～20mA模拟量信号或RS485串口信号与IED装置通信。因此近期可将除局放IED外各子IED整合。（2）远期方案。按间隔或多间隔配置1台多功能IED装置。

2.3二次设备按专业横向整合方案

2.3.1110kV电压等级集中式测控装置110kV电压等级现阶段为确保保护的独立性及可靠性、保护装置仍按间隔单独配置；由于信息传输的数字化，取消间隔层测控装置；信息采集由智能终端、合并单元实现，信息计算及上传等信息由集中测控装置实现。即按电压等级配置集中式测控装置，统一接收变电站监控、调度端遥控综合令等。

2.3.2站域及广域控制（1）近期方案。智能变电站过程层信息的数字化、网络化使得在一套装置能够采集变电站内更多设备的运行状态信息，能够更加实时优化控制策略。因此可配置一套站域紧急控制装置，实现备自投、低频低压减载、负荷联切等功能。（2）远期方案。远景通过在站域紧急控制装置基础上通过高速数据网络构建广域电网安全稳定控制系统。

2.3.335（66）kV集中式无功保护测控装置对于500kV变电站，35（66）kV可考虑采用集中式无功保护测控装置，数字化无功保护测控装置集中化方案为每条母线配置2套集中式无功保护测控装置，装置集中组屏安装控制室内，每个间隔就地安装合并单元及智能终端装置，将2台电容器、2台电抗器的CT模拟采集量及遥信量以光纤以太网集中接入集中式保护测控装置中；同时配置1台母线电压MU，母线PT电压模拟量接入母线MU，母线MU将母线电压信息以IEC60044-8或IEC61850-9-2规约分别接入2个集中式保护测控装置，集中式保护测控装置经过电压电流采样数据同步处理后完成2台电容器、2台电抗器的保护测控功能。集中式无功保护测控装置设计架构如图2所示。

2.4小结通过上述分析，建议现阶段二次设备集成优化整合方案如下：对于750（500）kV变电站66（35）kV无功补偿设备，可考虑按段配置集中式保护测控装置，以简化配置，增加了母线保护功能；对于110kV电压等级，现阶段为确保保护的可靠性，保护独立配置，按双重化配置2套集中式测控装置；对于220kV及以上电压等级，保护独立配置，采用面向间隔的综合测控装置，集成测控、相量测量、录波、非光口计量等功能；对于220kV及以下电压等级，配置合并单元智能终端一体化装置；将在线监测各子IED整合至主IED内。

3结束语

通过上述分析，二次设备集成优化整合现阶段主要有二条技术路线：一是按间隔跨专业整合，二是按专业横向整合。两条技术路线均能达到优化设备配置、减少占地面积、节省投资目的，均符合国网公司集成优化指导思想。2种整合方案各有优缺点，建议先在低电压等级试点，不断总结经验，并逐步推广。

作者：郑瑞忠单位：福建省电力勘测设计院