2.3　间隔层设备

间隔层一般按断路器间隔划分，具有测量、控制元件和继电保护元件。测量、控制元件负责该间隔的测量、监视、断路器的操作控制和联闭锁，以及时间顺序记录等，保护元件负责该间隔线路、变压器等设备的保护、故障记录等。因此，间隔层由各种不同间隔的装置组成，这些装置直接通过局域网或者串行总线与变电站层联系；也可设有数据管理机或保护管理机，分别管理各测量、监视元件和各保护元件，然后集中由数据管理机和保护管理机与变电站层通信。间隔层的主要功能如下：

（1）汇总本间隔过程层实时数据信息。

（2）实施对一次设备的保护控制功能。

（3）实施本间隔操作闭锁功能。

（4）实施操作同期及其他控制功能。

（5）对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别控制。

（6）执行数据的承上启下通信传输功能，同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能，上下网络接口具备双口全双工方式以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。

2.3.1　智能保护测控装置

常规变电站中，模拟量采集由二次保护、测控等设备自身完成，相同的模拟量会被不同的设备同时采集，造成了采集的重复性。随着电子式互感器的使用，模拟量采集功能被独立出来，并下放到过程层，电子式互感器采集可以通过光纤网络为不同的设备提供统一的电气量。智能变电站的保护测控装置就可以略去模拟量采集的TA/TV部分，设备结构得到简化，而且与一次系统有效隔离，安全性、可靠性得到提高。

同时，智能断路器的应用使变电站内分/合闸、闭锁、断路器位置等重要信息的传递由常规的硬接点方式变为网络通信方式，因而智能保护测控装置不再需要状态量端子和中间继电器，硬件结构得到进一步简化，也可省略复杂的二次电缆接线。

IEC 61850标准设计了一套统一的变电站通信体系，建议采用以太网作为站内通信系统，设备之间要加强信息交互，实现资源共享。智能变电站中，IED设备间采用对等模式通信，同一个IED既可以是服务器向其他IED提供信息，也可作为客户机请求其他IED的数据。

智能保护测控装置既要与站控层的监控主机通信，又要与过程层的智能设备交互数据，同时还要与间隔层内的设备实现信息交互，这就需要智能保护测控装置具有强大的通信功能。

智能保护测控设备的输入输出发生了较大的变化，其接收来自MU的SV采样值信号及智能终端的断路器开关量信号，经过判别后，其执行结果又通过GOOSE信号送到智能终端完成保护测控的功能，但与常规保护测控的功能类似。

智能保护测控装置应支持IEC 61850协议，与变电站层、过程层设备进行通信。智能保护测控装置面向站控层应提供双网通信接口，分别接入站控层的A网、B网；面向过程层应提供两个独立的SV采样值接口和两个独立的GOOSE接口，对于GOOSE接口应既能支持点对点方式也支持组网方式。对于保护功能，应尽量不依赖于网络交换机。

在站控层设备失效的情况下，智能保护测控装置应仍能独立完成本间隔一次设备的保护和就地监控功能。

2.3.2　220kV间隔层设备典型配置

2.3.2.1　220kV线路保护

以1个220kV线路间隔为例，配置2套包含有完整的主、后备保护功能的线路保护装置，各自独立组屏。MU、智能终端采用双套配置，保护采用安装在线路上的电子式TV或组合式电子式TA、TV获得电压、电流。若采用保护测控一体化装置，则不需要配置独立的测控装置，若保护、测控采用独立的装置，则每回线路单独配置1套测控装置。

线路间隔内采用保护装置与智能终端之间的点对点直接跳闸方式，保护点对点直接采样。跨间隔信息（启动母线保护失灵功能和母线保护动作远跳功能等）采用GOOSE网络传输方式，测控装置的GOOSE也采用网络方式传输。测控、计量装置的采样值SV对于实时性要求不高，也可采用组网方式传输。

220kV线路保护配置如图2.6所示。

间隔MU和母线TV MU也接入GOOSE网，接收GOOSE信息，以实现母线电压的切换和电压并列功能。

2.3.2.2　220kV母线保护

母线保护按双重化进行配置，每套保护独立组屏。

母线保护对采样值SV的实时性要求非常高，采用点对点的传输方式。母线保护跳闸对应母线上的所有间隔，包括线路、主变、母联，采用GOOSE直跳方式。母线保护的开入量（失灵启动、隔离开关位置接点、母联断路器过流保护启动失灵、主变保护动作解除电压闭锁等）及闭锁线路重合闸等GOOSE信息采用网络方式传输。

220kV单套母线保护GOOSE配置如图2.7所示，另一套母线保护与图中第一套母线保护完全一致。

母线保护可设置独立GOOSE网络交换机，用于接入各分支间隔的保护测控装置和智能终端的信息。每套母线保护装置采样数据接口数量应满足变电站远景规划的要求，对于间隔较多的变电站，可采用分布式母线保护实现采样值的分布式计算。

2.3.2.3　220kV主变保护

主变保护按双重化进行配置，包含各侧MU、智能终端均应采用双套配置。主变各侧采样值SV采用点对点直采的方式。主变跳各侧断路器用直跳方式，其余GOOSE信号以及主变与母联智能终端之间的GOOSE采用网络方式传输，为了使主变各侧的网络相互独立，可组建高、中、低三个GOOSE网络。

非电量保护就地安装，有关非电量保护时延均在就地实现，采用电缆直接跳闸，现场配置智能终端上传非电量动作报文和调挡及接地隔离开关控制信息。

主变保护间隔配置及技术实施方案如图2.8和图2.9所示。

2.3.2.4　220kV母联（分段）保护

220kV母联（分段）保护间隔配置与220kV线路保护配置类似，如图2.10所示。

2.3.2.5　典型配置特点

1.网络安全可靠性高

点对点传输模式任意网络故障只影响最少连接设备，具有较高的安全性和可靠性；最大限度地避免了对交换机的依赖，避免了网络风暴的问题；网络复杂程度大大降低。

2.保护可靠性高、速动性好

保护“直采直跳”方案所依赖的网络交换机最少，且母线保护、主变保护网络之间相互独立，可避免网络所带来的问题；间隔内不组网，采用直跳的方式，提高了本间隔直跳的可靠性，避免了交换机级联带来的延时问题，网络延时对速动性的影响最小。

采样值点对点方案也保证了保护在失去统一对时时钟的情况下也能保证保护的可靠运行，防止保护误动和拒动情况的发生。

3.运行检修方便

任何一个设备的检修或故障，不影响其他设备的正常运行；设备隔离安全措施方便，检修维护方便。

4.运行和检修人员适应快

由于变电站设计理念与常规变电站有很多相通之处，网络复杂程度较常规变电站相似，系统配置工作量较低，技术难度大大降低，运行和检修人员比较容易适应数字化带来的工作方式变化，减少了出错的可能性。

5.降低变电站建设成本

该方案降低了高性能网络交换机的高昂成本，虽然单体装置网口增加可能导致硬件成本的增加，但综合来看该方案整体设备投资成本低于目前一些全数字化组网方案。