智能变电站合并单元现状及发展方向

智能变电站合并单元现状及发展方向

杨文成王仪轩张鑫马丽章晋张珍芬

（国网甘肃省电力公司检修公司酒泉分部甘肃省735000）

摘要：随着我们国家建设智能电网的发展战略的提出，智能电网掀起了电网发展的新篇章。智能变电站的合并单元和智能终端等相关设备的应用不断发展增多，然而，合并单元发生故障的概率较多，一直以来都影响着智能变电站的发展，因此，对智能变电站合并单元的应用现状以及存在问题的分析和未来发展方向的探讨，对智能变电站技术的提高和完善将会有很大的促进作用。

关键词：合并单元；应用现状；发展方向

1智能变电站中合并单元的应用

1.1合并单元的产生和定义

随着传统变电站向智能化变电站的方向发展，一、二次设备的重新定位，首先是高速数据接口取代了传统的AD变换，其次是一次设备的执行器取代了保护装置发布命令，传统的开关量输出DO、输入DI都移入智能化开关，合并单元随之产生。合并单元是一个物理单元，在过程层的设备是非常关键的，二次转换器的电流或电压数据经过合并单元进行时间相关组合。合并单元的输入信号与传统的输入模拟信号不同，而是由数字信号组成，其中包括来自变电站的同步信号、采集器的采样值、电源状态信息等，使用高速光纤接口接入合并单元。输入信号在合并单元被进一步处理，与此同时，合并单元通过光纤向间隔层智能电子设备输出经过处理过的采样合并数据。

1.2合并单元的作用

合并单元的接口功能可以分为两种功能，一种是和传统的电子式互感器配合实现接口功能，另一种是和保护测控设备配合实现接口功能。合并单元自身带有转换器，本身能够对数据进行采集和转换，不需要额外增加转换器，减少了成本，其次，合并单元的每个转换器都能够连接数据流，不会相互干扰影响，通过合并单元再把数据传送给相应的保护和测控装置，实现保护和测量以及控制的要求，但前提是，合并单元要和相应的电子式互感器相配合，这就是合并单元和电子式互感器配合实现的接口功能，合并单元通过与电子式互感器的配合实现数据的采集，实现接口功能，然后把数据处理之后出输给相应的保护测控装置，实现接口功能，合并单元的接口功能主要是起到了数据的采集、转换和发送的功能，通过互感器采集，自身转换之后把数据传递给控制设备，这些数据包括命令、指令、状态等。

2智能变电站合并单元的发展现状

2.1合并单元在应用中的数据质量

2.1.1数据采集的准确性

实现高精度采样同步对数字化保护功能实现有重要的意义，因此，合并单元的数据质量至关重要，首先，合并单元应能精确采集现场模拟量数据，并经过数模转换传递给数字化保护。其次，合并单元传递的模拟量应该三相平衡，并实现数据同步，这样数字化保护才能准确的计算功率、阻抗等电气量。此外，不同间隔合并单元间的电流也需要同步，这是差动保护正确动作的前提。

2.1.2数据采集的同步问题

同步问题是合并单元面临的一大问题，合并单元对电流的采集一般是分布采集的，这种方式采集电流虽然能够完成一定的需求，但是容易造成延时的问题，这种状况的发生与软件和硬件之间都有一定的联系。

当合并单元与传统互感器接入的时候，所经过的电缆是直接性接入的，这样他们的延时就相对来说比较固定，并且时间比较短，甚至可以忽略掉。而当其通过光缆与电子互感器接入的时候，在进行一定的转化之后，我们可以发现在数据发送、数据处理、信号采用以及信号调制方面都有了一定的延时，这样延时的状况就比较严重，并且不同的合并单元也有不同的延时状况，因此对其延时状况的确定比较困难。

另外，在交换机中也有一定的延时，包括解包延时、排队延时和传输延时。将这些不同方面的延时组合起来，就成为了一个整体的延时，因为延时的模块和设备比较多，因此会影响传递结果。就上图中的方式来说，电压互感器的二次电压通过MU进行数字量的转换，并将电压传递到MU的下一级，然后对二次电流进行采样，同时同步电压数字量，并重新整合为新的数字量，最终将其送至相关的设备。其传输延时的结果如下：

传输延时=上一级MU延时+同步处理延时+报文输出延时。

2.2合并单元应用中的可靠性问题

通过我国相关的调查报告可知，在2015年一整年内，我国智能变电站的设备所发生的缺陷次数为310次，这是一个非常庞大的数字。与普通变电站进行对比可知，智能变电站的缺陷率超过了普通变电站，并且智能变电站出现缺陷的主要设备为合并单元，合并单元的可靠性成本智能变电站发展的重要问题。因此应加强对合并单元的检测，寻找能够解决合并单元问题的方法，并进行问题改正和预防成为了目前必须要解决的问题。相关单位要针对合并单元中出现的问题，进行分析和总结，找出问题的关键原因所在，并进行相应的预防，采取有效的方法对合并单元问题进行解决，保证合并单元的运行质量，同时要加强监测，做好维护。

3智能变电站合并单元的发展方向

3.1合并单元的精度、速度和系统功能不断发展

目前，随着科学技术的不断发展，合并单元的组合设备也在不断更新，数据处理能力逐渐提升，并且模块处理的速度和数据采样的速度都在提升。同时，其设备也在不断完善，设备的复杂性程度更加深了，也因此可以进行更深一步的功能拓展，提升合并单元的功能，增加更多有用的功能，可以对其工作状态和量值输出进行检测。

另外，以上所说的合并单元采样报文问题、网络延时问题以及硬件和软件设备问题等随着目前科学技术的发展都已经有了妥善的解决办法，相信不久的将来合并单元会越来越好。

3.2接口规范会更加完善

电子互感器和合并单元的信息交互在当前还没有确切的标准，因此这就造成了互联中工作量的提升。目前运用比较多的是IEC60044-8串行数据接口标准，但是因为通讯量比较大，对数据的需要比较及时，并且需要处理的任务比较多，电子互感器和合并单元之间基本是采用光纤通道接口。

在合并单元与保护设备的接口中，不仅可以运用交换机组网方式，还可以使用点对点通信。就当前的状况来看，IEC61850-9-2通信方式是最主要的，目前，由于合并单元的现场故障率较高，国网公司提出了“常规采样GOOSE跳闸”方式，合并单元的未来发展方向尚不明晰。

国家科技不断创新，智能变电站也在不断发展，设备创新的速度越来越快，计算机不断普及，保护测控装置通信与合并单元最终的目的是实现网络共享。同时，合并单元与相关设备的接口规范也在逐步健全，网络共享的实现已经指日可待。

3.3同步方式逐渐发展

当前，合并单元的同步仍然是以变电站主时钟为主，将GPS发送的秒脉冲作为基准源，将GPS作为时钟源，这种方式的优点在于所产生的误差比较小，能够更准确地同步。但是，在采用这种方式的时候，要在变电站内加设一个光缆或者光纤，这就提升了硬件设备的复杂程度，并且如果在设备运行中一旦出现失去GPS秒脉冲信号的问题，那么合并单元就可以能会暂停同步。

4结束语

合并单元在智能化变电站中作为不可或缺的部分，合并单元的应用技术对电网安全稳定可靠运行有着重要作用。通过对合并单元的简单介绍，包括合并的产生，作用，以及应用现状，对合并单元的同步问题以及运行时一些常见的故障进行了总结，给出了处理的方法。可以预见的是，为了电网的安全可靠运行，随着技术的发展，合并单元技术会更加先进，故障率得到不断地降低。但是也需要完善相关标准和规范，对入网测试的要求更加严格，合并单元在速度、精度、通信、同步、接口方式等方面技术也将不断进步，为智能电网发展起到更好的支撑作用。

参考文献：

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[2]蔡泽祥，王海柱.智能变电站技术及其对继电保护的影响[J].机电工程技术，2012（5）.

[3]王宾，董新洲，许飞，等.智能配电变电站集成保护控制信息共享分析[J].中国电机工程学报，2011（31）：1-6.