电子式互感器及合并单元在智能变电站中的应用实现了采样的数字化，并从整体上促进了变电站二次回路的光纤化、数字化、网络化甚至智能化。智能变电站二次回路的“四化”不仅克服了常规变电站电缆二次回路接线复杂、抗干扰能力差等缺点，还通过网络通信方式方便地实现了数据共享、硬件资源共享，并为实现二次回路状态在线监测提供了条件。

智能变电站的采样方式，既要满足继电保护可靠性高的要求，又要充分发挥智能变电站数据共享的优势。因此智能变电站采样方式优化设计具有重要意义。

1 智能变电站采样方式的现状

1.1 采样方案分类

1.1.1 直接采样

二次装置通过光纤直接与合并单元点对点连接的方式称为直接采样(直采)，见图1。

2)顶板韧性强。直接顶不随采随落，以悬臂梁的形式周期性垮落，悬顶距11～13 m，为支架控顶距的2倍。直接顶长悬顶，一方面导致来压加剧，另一方面降低了采空区充填率，导致基本顶运动空间加大。

图1 直接采样示意图

1.1.2 网络采样

二次设备经过SV网络交换机与合并单元通讯，从合并单元获取数字采样值得方式称为网络采样(网采)，见图2。

图2 网络采样示意图

1.2 智能变电站采样方案现状

以220 kV及以上线路保护装置整组动作时间为例进行理论分析，因不同厂家装置处理方式不同，分析数据可能不同。常规变电站线路保护整组动作时间构成表见表1。

(1) 交换机本身的数据传输延时做到稳定。

年过古稀的方干隐士晚年并没有实现真正的隐居而是四处干谒。此时的方干倒是羡慕起一个名不见经传但能获得真正自由的僧人。这首作品诗境清丽，晓雾中的寒山寺与秋夜里的明月村显得静谧安宁，方干思念镜湖的感情更加迫切，心中的无奈与痛苦之情溢于言表。

(1)线路保护理论动作时间分析

(3) 采用其他通信方式，采样值传输延时是可知的。

综合考虑保护动作快速性与系统可靠性，保护装置直接采样比网络采样更有优势。而对于测控装置、故障录波、网络分析、电能表等间隔层设备，无需作差动计算，对于可靠性的要求较继电保护设备较低，可以依赖外部时钟，因此，测控装置、故障录波、网络分析、电能表等设备可以通过网络采样，实现采样数据的共享，节约电缆，减少电缆传输过程中的干扰。目前智能变电站采样方案见图3。

图3 智能变电站采样方案现状

2 采样方式对继电保护的影响

2.1 继电保护实际动作时间理论对比分析与调研

2.1.1 理论动作时间分析

(2) 交换机自己测量报文在自己内部的延时，然后放在报文帧中发送给保护装置，这样保护装置有可能实时计算出每一帧采样值报文的延时，从而做到采样值同步。

① 常规变电站

在主轴转速1情况下,29个温度传感器测得的温度曲线如图7所示。当强制冷却液流过主轴时,主轴的温度开始下降。

②智能变电站

在智能变电站中，数字化保护装置要能正常工作，一个先决条件式采样值传输延时可知，或者采样数据本身已同步。当前智能变电站中大部分交换机本身采样延时不稳定，无法测量。若保护采用网络采样的方式，同时又不依赖外部对时，目前有3个方法：

含镓石榴石激光晶体展现出了众多优异的激光性能，特别是在高功率、连续、多波长、超短超快激光等方面．目前，随着对含镓石榴石晶体研究的进一步深入，在太赫兹激光、被动调Q激光、被动锁模激光及激光武器等方面的应用将成为最新研究热点．

表1 常规变电站线路保护整组动作时间构成

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日前，山东省农药管理评审专家委员会在省农业农村厅召开2018年度评审例会，经集体审议，莱阳市丰禾植保农资有限责任公司等65家经营者符合限制使用农药经营许可条件。对审议通过的经营者，经公示无异议后，予以核发农药经营许可证。

智能变电站线路保护整组动作时间构成见表2。其中合并单元前置延时与插值时间2 ms，数字低通0.5 ms，数据窗11 ms，算法计算及逻辑执行时间等3 ms，智能终端时间5 ms。此外，当远端故障电流较小时，不同厂家数据窗采用短延时或其他措施，以提高可靠性。

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表2 智能变电站线路保护整组动作时间构成

?

(2)其他继电保护理论动作时间分析

对于母线保护和变压器保护，常规变电站继电保护系统至断路器跳闸线圈的时间由于需要TJR继电器重动，因此智能变电站要比常规变电站保护快5～10 ms。常规变电站保护跳闸回路见图4。

图4 其他继电保护跳闸回路图

2.1.2 调研试验

经调研国内主流6个继电保护厂家产品的运行情况，对220 kV纵联线路保护整组动作时间进行对比，对比见图5。

图5 整组动作时间进行对比图

经过调研发现，各厂家220 kV线路保护产品，智能变电站整组动作时间较常规变电站平均延长了10 ms左右。

2.2 结论

经过上述理论分析与调研结果，可知对于智能变电站线路保护整组动作时间延长的主要原因是增加了合并单元采样环节，而对于母线保护、主变保护等其他保护设备，由于常规站TJR继电器重动时间较长，智能变电站与常规变电站相比整组动作时间并未延长。

3 优化方案的研究

根据上述对采样方式现状的分析及调研结论，提出了如下三种不同的优化设计方案。

3.1 调整二次回路

对于采用常规电磁式互感器的智能变电站，如电压电流量不经合并单元直接接入保护装置，电流量串接于合并单元后，电压量并接于合并单元。可节省一个环节，在保证了智能变电站数据共享的前提下，减少了继电保护整组动作时间，见图6。

图6 调整二次回路优化采样方案示意图

基于纵向整合的多功能保护装置，合并单元功能模块通过电缆直采模拟量，经装置内部高速总线以私有规约直接发送至保护功能模块，很大程度上提升了采样速度，改善了智能变电站线路保护速动性明显变差的劣势，并且合并单元功能模块可配置独立的SV光口，实现其他跨间隔保护(母线保护和主变压器保护)SV直采的需求，以及SV组网的需求。故障录波及网络分析可通过过程层网络采集SV信息，兼顾了信息数字化和数据共享，见图7。

(1) 应采用可靠性高的星形结构。与总线型和环形结构相比，星形结构扩展方便、协议简单、网络传输延时小、无广播风暴风险，是过程层网络的首选结构。

经继电保护整组动作时间分析可知，只有线路保护经合并单元采样后会对速动性产生影响。综合考虑到220 kV及以上电压等级线路保护在系统中的重要性，及相关运行经验，线路保护采用独立装置，双重化配置。

双重化配置合并单元，多功能测控装置集成非关口计量及PMU采集功能。

二是当前企业改革发展进程的热点、焦点、难点问题多发，基层思想政治工作面临新的挑战。部分基层思想政治工作者对思想政治工作相关的新知识、新技能还不能有效掌握和运用，应对复杂形势的有效方法和手段不多，特别是应对突发事件，应急反应能力不足，经常处于被动应付状态。

(1)线路保护电缆模拟量采样，串接于合并单元后。

(2)断路器保护SV直采合并单元。

(3)母线保护SV直采合并单元。

(4)多功能测控装置、故障录波、网络分析SV网采。

3.2 采用基于纵向整合的多功能保护装置

具体方案如下：

Current situation and suggestion for the product standard of the detergent for fabric 5 42

图7 基于纵向集成的多功能保护采样示意图

3.3 优化过程层网络

3.3.1 过程层网络设计原则

过程层网络要求具有比间隔层网络更高的可靠性，具体要求为：

宽甸县的降水有明显的年际变化趋势，如图4所示，曲线的峰值分别出现在1990、1992、1996、2004、2010年，相对谷值分别出现在1993、1997、2000、2002、2005、2008、2009、2011、2014年；年降水量最大值出现在2010年（1 765.5 mm），年降水量最小值出现在2000年（588.8 mm），两者相差1 176.7 mm；20世纪80年代末为少雨期，20世纪90年代中期为多雨期，1999年又进入另一个少雨期，2010年为另一个多雨期，2104年又进入下一个少雨期。

线路保护模拟量采样，其他保护设备SV直采，故障录波、网络分析SV网采。

(2) 交换机N-1故障不应影响保护信息传输。智能变电站继电保护保护直采直跳，启动失灵/重合闸、失灵联跳等信息通过过程层网络传输。当保护与过程层网络一一对应连接时，交换机N-1故障将造成一个网络的信息交换中断，某些重要功能(失灵联跳等)可靠性降低50%，对电网的安全运行带来不利影响。因此，220 kV及以上电压等级过程层网络设计必须考虑交换机N-1方式下的保护信息传输可靠性问题，要求保护设备采用冗余连接方式。

(3)交换机N-2故障应尽量减少对两套保护的影响。虽然对于220 kV及以上电压等级过程层网络交换机发生N-2故障概率很低，但过程层网络设计应考虑减少此种故障的影响，提高极端情况下抵御风险的能力。

近年来，南通大学医学院在五年制医学临床本科专业采用PBL教学，我院对在急诊外科的实习生也采用PBL教学进行探索，我科在在泌尿外科见习生也试行PBL教学，在这方面也取得良好的效果[2-3]。在此基础上，为探索泌尿外科住院医师规范化培训的PBL 教学方法，转变现行的教学模式，切实提高住院医师解决实际问题的能力，进行了本研究。

3.3.2 过程层网络优化设计方案

根据上述过程层网络设计原则，过程层网络优化方案为：SV、GOOSE共同组网，双重化保护各设置独立的双网，见图8。

在农田水利工程当中采用该技术一般都是将其运用到大规模的农田灌溉当中，采用该技术的过程中，应运用灌溉机达到节水灌溉的效果。使用该技术的主要工作原理为：合理的使用灌溉机，灌溉机运行过程中所产生的压力带动卷盘，使得水资源能够通过软管达到正常灌溉的效果。

图8 过程层网络优化方案

方案特点：

(1)基于共网共端口技术，SV、GOOSE共网传输，节约交换机。

(2)双重化的A、B套装置过程层信息相互独立传输，交换机负载较轻。

(3)交换机N-1故障不影响保护信息传输，N-2故障最多影响一套保护的信息交换，不影响第二套保护功能。校验N-2故障时，可靠性较常规智能变电站提供50%。

4 方案实施及效果分析

4.1 效果检验

针对三种不同的的优化设计方案，分别在河北沧州献县东220 kV新一代智能变电站新建工程、河北邯郸涉武500 kV变电站新建工程、国家电网公司2016年设计竞赛太平庄220 kV变电站新建工程中进行效果检验。检验方法分别为联调测试、专家评估及现场实施三种不同的方法。校验结果见表3。

4.2 效益分析

如果采用基于纵向整合的多功能装置的优化方案，则每个间隔可节省装置2台(分别为智能终端及合并单元)，根据目前国内主流二次设备厂家投标价格，平均1台装置约10000元，对于一个220 kV智能变电站共约有20个间隔，产生直接经济效益为20×2×10000=400000元。

表3 实施效果检验

编号 名称 实施项目 实施方法 实施效果1 调整二次回路通用设计 涉武500 kV变电站新建工程 联调测试 500 kV线路保护动作时间为19 ms，整体时间减少6 ms。2 优化过程层网络 太平庄220 kV变电站新建工程设计竞赛 专家评估 网络采样可靠性提升50%，工程获一等奖。3 采用基于纵向整合的多功能保护装置 献县东220 kV变电站新建工程 现场实施实现了100%的数据共享率，较常规智能站可节约电缆量30%，且线路光差保护平均动作时间为20 ms。

5 结论

智能变电站采样方式的优化设计方案不仅满足了当前智能电网及智能变电站的发展需求，实现了采样值数据共享，而且与常规智能站相比继电保护的可靠性、速动性得到了很大的提升，经济效益显著，推广应用前景广阔。

参考文献：

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[4] Q/GDW 441－2010，智能变电站继电保护技术规范[S]．

[5] 张志鹏，郭朝云，朱萍．特高压变电站过程层网络设计[J]．电力勘测设计，2016，(2)．

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