劉華輝

摘 要 本文主要是從工程實(shí)際角度對GE微機(jī)保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用作介紹。從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)比較了基于Modbus協(xié)議與IEC61850協(xié)議兩種協(xié)議下站內(nèi)PSCADA系統(tǒng)對保護(hù)裝置的操作異同點(diǎn)，同時也為以后數(shù)字化變電站的實(shí)現(xiàn)提供更進(jìn)一步思路。

關(guān)鍵詞 智能繼電器；網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)；數(shù)字化變電站；IEC61850

中圖分類號 TM6

文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1674-6708（2016） 154-0087-01

隨著社會發(fā)展，電力在人們生活中越來越有著舉足輕重的作用，對電力系統(tǒng)的保護(hù)特別是輸配電系統(tǒng)的保護(hù)至關(guān)重要。伴隨通訊科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展和繼電保護(hù)技術(shù)的高速發(fā)展，在繼電保護(hù)原理完善的同時，構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的元件也發(fā)生了巨大的變革。繼電保護(hù)裝置經(jīng)歷了電磁式、整流式、晶體管式、集成電路式、微處理器式等不同的發(fā)展階段。與此同時繼電保護(hù)系統(tǒng)也在向測控一體化，網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

1 概述

目前，在建城市軌道交通線路大多采用傳統(tǒng)保護(hù)、測控裝置，各保護(hù)測控裝置間采用串口、現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)，所有裝置只能與主控管理單元通信，裝置見無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。GE微機(jī)保護(hù)裝置，采用基于IEC61850功能的數(shù)字選跳保護(hù)，在全國軌道交通領(lǐng)域開始大量投入使用，諸如已經(jīng)投運(yùn)的北京地鐵機(jī)場線、北京地鐵4號線、北京地鐵昌平線，亦莊線、房山線、沈陽地鐵一號線、沈陽地鐵二號線、蘇州地鐵一號線、廣州地鐵6號線等等幾十條軌道交通線路，均采用了GE微機(jī)保護(hù)裝置。

在這里對數(shù)字化變電站的功能描述還是借用傳統(tǒng)意義上“四遙”概念。所謂“四遙”一一是“遙測、遙信、遙控、遙脈”技術(shù)的簡稱，“遙測”是指利用電子技術(shù)遠(yuǎn)方測量集中顯示諸如電流、電壓、壓力、溫度等模擬量的技術(shù)，“遙信”是指遠(yuǎn)方監(jiān)視電氣開關(guān)和設(shè)備、機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)和運(yùn)轉(zhuǎn)情況狀態(tài)等，“遙控”是指遠(yuǎn)方控制電氣設(shè)備及電氣化機(jī)械設(shè)備的分合起停等工作狀態(tài)，當(dāng)前意義上的“遙脈”是指對保護(hù)裝置中存儲的電度、功率數(shù)值的讀取。目前已有部分軌道交通線路（北京地鐵亦莊線、昌平線、房山線lOkV供電線路微機(jī)保護(hù)，廣州地鐵6號線、長沙地鐵2號線、以及在建的長沙軌道交通1號線和東莞地鐵R2線項(xiàng)目）已經(jīng)采用這一新技術(shù)。

另外，數(shù)字化變電站除了滿足“四遙”，實(shí)現(xiàn)無人值守功能，另一方面就是繼電保護(hù)系統(tǒng)，作為保護(hù)一次設(shè)備的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)是數(shù)字化變電站的重要組成部分。

2 保護(hù)功能及實(shí)現(xiàn)方式

GE保護(hù)配置方案中所采用的產(chǎn)品均具有IEC61850通信技術(shù)，站內(nèi)所有35kV保護(hù)產(chǎn)品構(gòu)成IEC61850的數(shù)據(jù)共享平臺。所有涉及柜間的邏輯閉鎖采用二次電纜閉鎖的同時又采用了通信閉鎖，提高了35kV供電系統(tǒng)的可靠性。因?yàn)槿绻耆揽坑簿€連接進(jìn)行信息傳遞時，無法監(jiān)視硬線連接狀態(tài)，如遇端子排松動等問題則降低了保護(hù)可靠性。采用IEC61850的IED裝置也會使得跳閘時間更短，切除故障時間更短，能更好的滿足繼電保護(hù)中關(guān)于速動性要求，擴(kuò)展了速動性含義：1）不僅僅是保護(hù)本身具有速動性；2）裝置在第一時間做出反應(yīng)，并能快速動作切除故障。

微機(jī)保護(hù)裝置和PSCADA之間的信息交互也是數(shù)字化變電站另外一個重點(diǎn)。GE微機(jī)保護(hù)裝置在這方面經(jīng)歷了十年的發(fā)展，由之前的UCA2.O到現(xiàn)在的IEC61850，走在了行業(yè)的前列。

最新的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)又加入了水電站、風(fēng)力發(fā)電廠的節(jié)點(diǎn)定義從而進(jìn)一步擴(kuò)展了標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍。IEC61850以節(jié)點(diǎn)的形式對保護(hù)裝置（LLNO、LPHD）進(jìn)行定義，同樣微機(jī)保護(hù)裝置的各個功能模塊（PIOC、PTOC、MMXU1、XCBR、GGI01等等）也以統(tǒng)一名稱格式進(jìn)行定義，這樣不同廠家保護(hù)裝置之間形成了無縫鏈接，使得裝置間互操作、信息共享成為現(xiàn)實(shí)。在裝置生成ICD文件后，提交給變電站自動化廠家，由自動化廠家將ICD文件加入到SSD文件中，最后生成SCD文件，這樣也就完成了裝置和PACADA之間的身份識別，有了身份識別以后，信息交互才能順利完成。

以東莞地鐵為例，35kV系統(tǒng)進(jìn)出線斷路器配置GE公司UR系列微機(jī)數(shù)字通信保護(hù)F35和微機(jī)光纖差動保護(hù)L30；饋線（配電變，整流變，負(fù)荷開關(guān)）、母聯(lián)斷路器配置微機(jī)綜合保護(hù)裝置F650。對于母聯(lián)，F(xiàn)650不僅完成相應(yīng)保護(hù)，而且通過其靈活方便的PLC編程來完成母聯(lián)備自投功能。各開關(guān)柜本體保護(hù)由微機(jī)保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，柜間的聯(lián)跳、閉鎖功能以及之間的信息交互由裝置自帶61850功能實(shí)現(xiàn)，IEC61850方案基于GOOSE平臺的數(shù)據(jù)傳輸功能，各裝置見的閉鎖和聯(lián)鎖邏輯不再需要二次回路接線，而且各類保護(hù)啟動信息和故障信息等均可實(shí)現(xiàn)實(shí)時的共享。為滿足各裝置間通信的需要，該交換機(jī)須與GE保護(hù)配套，其與PSCAA系統(tǒng)接口分界點(diǎn)應(yīng)在35kV裝置組網(wǎng)交換機(jī)的通信口外側(cè)。