智能终端装置在数字化变电站中的应用
【摘要】现代信息、通信、控制和测量技术快速发展为发展智能电网奠定了基础。

河北电力公司白洋淀220kV变电站作为新型的数字化变电站，是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层构建，通过IEC61850通信规约，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。

【关键词】智能电网；数字化变电站；电子式互感器；智能控制箱；GOOSE
可再生能源、分布式能源快速发展，需要用智能化的技术和手段应对各种挑战。

现代信息、通信、控制和测量技术快速发展为发展智能电网奠定了基础。

智能电网利用传感、嵌入式处理、数字化通信和IT技术，使电网可观测，可控制和自动化，从而打造更加清洁、高效、安全、可靠的电力系统。

数字化变电站建设是实现智能电网的关键环节，下面我们就以河北省电力公司的220kV白洋淀数字化变电站为例，对我国数字化变电站的建设与运行方面进行探讨。

220kV白洋淀数字化变电站是河北南网的第一座220kV数字化变电站，是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层构建，通过IEC61850通信规范，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。

白洋淀变电站分为三个电压等级：220kV、110kV、35kV。

全站除380V配电装置外，全部采用智能化一次设备（电子式互感器（EVCT/EVT）、合并器、智能终端等）；全站保护测控采用IEC61850规约，使用MMS网，实现数据采集，采用光纤通信技术全面取代了开关场地到保护屏间的电缆硬连接。

35kV母线保护、低周低压减载装置、主变过负荷装置跳35kV各间隔采用GOOSE网络实现网络控制和跳闸技术。

35k保护装置采用光纤以太网接站控层网络。

下面我们就以220kV线路间隔为例介绍电子式互感器、远端模块、合并单元、及保护装置的功能及之间的联系。

1.电子式互感器、远端模块
目前在电力系统获得广泛应用的是电磁式电流、电压互感器。

随着电力系统向大容量，高电压等级方向发展，传统的电磁式互感器逐渐暴露出许多缺点。

主要有：
绝缘结构复杂，造价高，尺寸大，支撑结构复杂；测量精度低；存在铁磁共振和磁饱和等问题；存在二次线圈开路而产生高压的危险。

随着电子技术和光纤通讯的快速发展，有源电子式互感器在技术上也获得长足进步，并有部分产品在现场应用。

与传统互感器相比，电子式互感器具有如下诸多优点：高低压侧隔离，绝缘简单，性价比高；不含铁芯，消除铁磁谐振和磁饱和等问题；抗电磁干扰性能好，无二次线圈开路高压危险；测量精度高，动态范围大。

白洋淀220kV线路采用是南瑞继保生产的PCS-9250-EGI-220-600电子互感器，
远端模块与相应的电子式互感器配置，电子式互感器将其采集的电压、电流传递给其对应的远端模块，这样远端模块就采集了采集一相保护电流、测量电流和测量电压；由于220kV一次GIS罐体部分不是三相共箱，则一个远端模块NR1454A同时分别与一路Rogowski线圈，一路低功率铁心线圈和一路电容分压环的输出连接，则一个线路间隔的三相模拟量通过三个远端模块的三根光纤输出给合并单元PCS-221A。

2.合并单元
254线路间隔采用南瑞继保生产的PCS-221A电子式互感器线路合并单元，在线路间隔中，一台合并单元完成一个线路间隔的全部模拟量的采集，同时接受母线合并单元PCS-221B数据并以IEC60044-8的通讯协议上送。

一个线路间隔的所有模拟量采集可以通过合并单元灵活扩展给多个保护、测控等装置提供数据。

图1 电子式互感器、远端模块、
合并单元、保护测控装置连接图
254线路的保护就地组屏方式采用双重化配置的一套为南瑞继保的PCS931、另一种保护为四方的103D。

PCS-221A电子式互感器线路合并单元通过不同的通讯协议将所采集的模拟量传递给相关保护装置。

图1为电子式互感器、远端模块、合并单元、保护测控装置连接图。

3.智能控制箱
PCS-9821智能装置是为是为实现对高压开关设备（主要针对室内GIS）的智能控制而设计开发的，装置将二次测控功能与GIS就地汇控功能结合在一起，构成智能开关功能，并可与PCS-900系列保护装置一起组屏安放于GIS旁，构成保护及智能控制柜，实现面向间隔的保护、测控和GIS智能控制一体化。

PCS-9821智能装置是新一代全面支持数字化变电站的测控装置，装置可支持电子式互感器和常规互感器，支持电力行业通讯标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）和新一代变电站通讯标准IEC61850，支持GOOSE跳闸功能。

4.GOOSE网络
白洋淀变电站的35kV母差、低频低压减载装置与过负荷联切装置采用了GOOSE网络。

通过GOOSE单网，35kV母差、低频低压减载装置与过负荷联切装置通过GOOSE网络将控制信号发送给过PCS-96xx系列装置，从而实现数据共享和网络控制和跳闸技术。

综上所述白洋淀变电站通过使用了智能化的一次设备和网络化二次设备：PCS-900系列高压保护装置、PCS-9000系列四合一保护测控装置、PCS-9700系列测控装置、RCS-9700变电站自动化系统、RCS-9700系列通信设备满足电子式互感器应用的要求，满足GOOSE应用的要求、实现了网络通信功能。

参考文献
[1]建设统一坚强智能电网——国家电网公司的选择.
[2]PCS-221A电子式互感器线路合并单元技术和使用说明书[S].南瑞继保.
[3]冯亚东.基于GOOSE的数字化变电站技术交流[J].南瑞继保.。