SV 预制舱二次回路配置方案详解



一、SV 预制舱概述

1.1 定义与定位

SV（Sampled Value，采样值）预制舱是智能变电站中集中布置二次设备的模块化舱体，核心功能是：

| 功能模块 | 说明 |
|||
| 合并单元（MU） | 将互感器模拟信号就地数字化 |
| 保护装置 | 接收 SV/GOOSE 数字信号进行保护逻辑 |
| 测控装置 | 采集遥信遥测并上送 |
| 网络通信设备 | 交换机、光纤配线架等 |
| 电源系统 | DC/DC、DC/AC 变换及蓄电池 |

1.2 与传统二次舱的核心区别


传统变电站：电流/电压互感器 → 控制电缆 → 保护屏柜（模拟量）
智能变电站：电流/电压互感器 → 合并单元 → 光纤网络 → 保护装置（数字量 SV）


> 关键变化：大量传统硬接线（模拟量电缆）被光纤通信回路替代，二次回路从"电缆回路"转变为"数字通信回路 + 少量硬接点回路"。



二、二次回路总体架构

2.1 回路分类体系

SV 预制舱内的二次回路可分为 四大类：


┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ SV 预制舱二次回路体系 │
├──────────┬──────────┬──────────┬───────────────┤
│ ① SV采样 │ ② GOOSE │ ③ 硬接点 │ ④ 电源/接地 │
│ 值回路 │ 开关量 │ 控制回路 │ 回路 │
│ (数字量) │ (数字量) │ (模拟量) │ │
└──────────┴──────────┴──────────┴───────────────┘




三、各类回路详细配置

3.1 ① SV 采样值回路（核心回路）

3.1.1 信号流向


一次设备侧 预制舱内 对侧/上位
┌──────────┐ 光纤 ┌──────────────┐ 网络 ┌──────────┐
│电子式CT/VT│───────────→│ 合并单元(MU) │───────────→│ 保护装置 │
│ 合并单元 │ 或电缆 │ │ │ 测控装置 │
│(就地安装) │ └──────────────┘ │ 故障录波 │
└──────────┘ └──────────┘


3.1.2 关键配置要素

| 配置项 | 技术要求 | 说明 |
|-|||
| 传输协议 | IEC 61850-9-2 LE / FT3 | 点对点或组网传输 |
| 采样率 | 4kHz / 80 点/周波（保护级）；4kHz / 256点/周波（计量级） | 保护用高精度 |
| 光纤类型 | 单模光纤（G.652D） | 传输距离远、带宽大 |
| 光纤芯数 | 每路 SV 通常需 2芯（发送+接收）或4芯（双冗余） | 双重化保护需冗余 |
| 接口类型 | LC / SC / FC 连接器 | FC/PC 多用于站内，LC 用于预制舱内部 |
| 网络架构 | 直采直跳 / 网采网跳 | 推荐直采直跳降低延时 |

3.1.3 双重化配置原则


A网（SV-A） B网（SV-B）
│ │
MU-A ──────────┼──→ 保护A ←────────┼────────── MU-B
│ (主保护) │
└──→ 保护B ←────────┘
(后备保护)


- A/B 双网完全独立：不同光纤、不同交换机、不同端口
- 每个 MU 配双网络接口，分别接入 A/B 网
- 保护装置双网口接入，内部自动选择/切换

3.1.4 SV 回路配置清单（以 220kV 线路为例）

| 序号 | 回路名称 | 数量 | 冗余方式 | 备注 |
|--|||||
| 1 | 线路电流 SV（A相） | 2（A/B网） | 双网独立 | 保护+测距 |
| 2 | 线路电流 SV（B相） | 2 | 双网独立 | |
| 3 | 线路电流 SV（C相） | 2 | 双网独立 | |
| 4 | 线路电流 SV（3I0） | 2 | 双网独立 | 零序电流 |
| 5 | 线路电压 SV（AB/BC/CA） | 2×3 | 双网独立 | |
| 6 | 母线电压 SV | 2×3 | 双网独立 | 母线PT |
| 7 | 3U0 电压 SV | 2 | 双网独立 | |



3.2 ② GOOSE 开关量回路

3.2.1 信号类型与流向


预制舱内部网络
保护装置 ──→ GOOSE 发布 ──→ 智能终端/合并单元
↑
GOOSE 订阅（跳闸/闭锁等）


| 信号类别 | 具体内容 | 传输方向 |
||||
| 跳合闸命令 | 断路器跳闸、重合闸 | 保护 → 智能终端 |
| 开关位置 | 断路器/隔刀位置 | 智能终端 → 保护/测控 |
| 闭锁信号 | 失灵启动、母线保护闭锁 | 保护 → 保护 |
| 远动信号 | 遥控预置、返校 | 调度 → 测控 |

3.2.2 GOOSE 配置要求

| 参数 | 要求 |
|--||
| 协议 | IEC 61850-8-1 MMS |
| 传输方式 | 以太网多播/组播（VLAN 隔离） |
| 延时要求 | ≤ 4ms（站内传输） |
| 冗余方式 | GOOSE 报文本身支持双网冗余发布 |
| 网络 | 独立 GOOSE 网络（与 SV 网络物理或逻辑隔离） |



3.3 ③ 硬接点控制回路（保留的传统回路）

虽然数字化程度大幅提高，但以下硬接点回路仍需配置：

3.3.1 直流控制回路


┌──────────────────────────────────────────┐
│ 直流控制回路（硬接线） │
├──────────────────────────────────────────┤
│ 1. 断路器跳闸回路（TJQ） │
│ 保护出口继电器 → 跳闸压板 → 智能终端 │
│ │
│ 2. 断路器合闸回路（HJQ） │
│ 测控/保护 → 合闸压板 → 智能终端 │
│ │
│ 3. 防跳回路 │
│ TBJ/HBJ 继电器（或装置内部防跳） │
│ │
│ 4. 信号回路 │
│ 保护动作信号 → 光耦/重动继电器 → 端子排 │
│ （用于传统监控系统接入） │
│ │
│ 5. 失灵启动回路 │
│ 保护动作 + 电流判据 → 失灵保护 │
└──────────────────────────────────────────┘


3.3.2 关键设计要点

| 要点 | 说明 |
|--||
| 跳闸出口 | 必须经硬压板，与传统一致（安全底线） |
| 电流启动 | 失灵/重合闸等仍需模拟量电流判据，需电流互感器二次电缆或SV 转模拟量 |
| 回路监视 | 跳闸回路设 TWJ/HWJ 监视继电器，断线告警 |
| 端子排 | 预制舱内/舱外设过渡端子排，便于检修隔离 |
| 电缆截面积 | 控制回路 ≥ 2.5mm²，电流回路 ≥ 4mm² |

3.3.3 电流回路特殊处理

> 当保护需要模拟量电流作为判据（如失灵保护电流判据）时：


方案一：传统方式
CT二次电缆 → 预制舱端子排 → 保护装置（模拟量输入）

方案二：数字化方式
MU 采集 SV → 保护装置内部 SV 转模拟量（装置自带功能）

方案三：混合方式（推荐）
MU 就地提供少量模拟量输出 → 短电缆引入预制舱




3.4 ④ 电源与接地回路

3.4.1 电源系统配置


┌────────────────────────────────────────────┐
│ 电源回路配置 │
├────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 站用直流 220V/110V │
│ │ │
│ ├──→ DC/DC 模块 → 24V/48V（装置电源） │
│ │ │ │
│ │ ├──→ 合并单元供电 │
│ │ ├──→ 保护装置供电 │
│ │ └──→ 交换机/通信设备供电 │
│ │ │
│ ├──→ DC/AC 逆变 → 220V AC（照明/加热） │
│ │ │
│ └──→ 蓄电池组（舱内/舱外） │
│ ├── 浮充供电 │
│ └── 事故供电（≥ 2h） │
│ │
└────────────────────────────────────────────┘


| 电源等级 | 用途 | 冗余要求 |
||||
| 220V/110V DC | 保护、控制主电源 | 双路直流，自动切换 |
| 48V/24V DC | 合并单元、交换机等 | 双路输入，N+1 冗余 |
| 220V AC | 照明、除湿、加热 | 双路自动投切 |
| UPS | 网络设备、时钟同步 | 在线式，≥ 1h |

3.4.2 接地系统


┌─────────────────────────────────┐
│ 接地回路配置 │
├─────────────────────────────────┤
│ 1. 保护接地（PE） │
│ - 舱体金属外壳接地 │
│ - 接地电阻 ≤ 4Ω │
│ │
│ 2. 屏蔽接地（FE） │
│ - 光纤配线架屏蔽层接地 │
│ - 电缆屏蔽层单端接地 │
│ │
│ 3. 逻辑接地（TE） │
│ - 二次设备信号地 │
│ - 一点接地原则 │
│ │
│ 4. 防雷接地 │
│ - 光纤引入处防雷接地 │
│ - 电源入口浪涌保护 │
└─────────────────────────────────┘




四、预制舱内部布局与接线方案

4.1 典型内部布局


┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ SV 预制舱内部布局（俯视） │
│ │
│ ┌──────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────────┐ │
│ │ 电源柜 │ │ 保护/测控屏柜 │ │ 合并单元/通信柜 │ │
│ │ DC/DC │ │ (A柜/B柜) │ │ MU、交换机、 │ │
│ │ DC/AC │ │ 双重化布置 │ │ 光纤配线架 │ │
│ └──────────┘ └──────────────┘ └──────────────────┘ │
│ │
│ ┌──────────┐ ┌──────────────┐ │
│ │ 蓄电池柜 │ │ 空调/环境监控 │ │
│ └──────────┘ └──────────────┘ │
│ │
│ ══════════════ 舱体接地铜排 ══════════════ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘


4.2 柜间连接方式

| 连接类型 | 方式 | 说明 |
||||
| 柜间光纤 | 舱内预制光缆/尾纤 | 短距离，走专用光纤槽道 |
| 柜间网线 | 六类屏蔽网线 | GOOSE/SV 网络，走独立线槽 |
| 柜间电源线 | 铜排/电缆 | 从电源柜辐射至各屏柜 |
| 柜间硬接点 | 控制电缆 | 跳闸、信号等，穿管敷设 |



五、SV 回路的光纤链路设计

5.1 链路拓扑


┌─── 交换机 A（SV-A 网）───┐
│ │
一次设备侧 MU ──光纤──┤ ├──→ 保护装置 A 网口
│ │
├─── 交换机 B（SV-B 网）───┤
│ │
└──光纤──→ 保护装置 B 网口 ──┘


5.2 光纤链路参数

| 参数 | 推荐值 |
|--|-|
| 光纤类型 | 单模 G.652D |
| 波长 | 1310nm（多模短距）或 1310/1550nm（单模） |
| 连接器 | LC（舱内）/ FC（站内跨舱） |
| 每芯衰耗 | ≤ 0.35dB/km（1310nm） |
| 链路总长 | 站内一般 ≤ 500m |
| 冗余方式 | 双芯双路（每路独立纤芯） |

5.3 光纤配线架配置


每个预制舱设独立光纤配线架（ODF）：
- 纤芯容量：≥ 144芯（预留 50% 余量）
- 分区标识：按间隔/按网络分区
- 尾纤盘留：每侧 ≥ 1m
- 标识标签：采用机打标签，注明"回路编号-对端设备"




六、网络通信回路详细配置

6.1 网络分层架构


┌───────────────────────────────────────┐
│ 站控层网络（MMS） │ ← 站控层交换机
│ （预制舱内：测控→远动/监控后台） │
├───────────────────────────────────────┤
│ 过程层网络 │
├───────────────┬───────────────────────┤
│ SV 网络 │ GOOSE 网络 │
│ (采样值传输) │ (开关量传输) │
│ 独立 VLAN │ 独立 VLAN │
└───────────────┴───────────────────────┘


6.2 交换机配置

| 设备 | 数量 | 配置要点 |
|--|||
| SV 网络交换机 | 每舱 ≥ 2台（A/B网各1） | 工业级，支持 VLAN、QoS、IGMP Snooping |
| GOOSE 网络交换机 | 每舱 ≥ 2台 | 支持组播、低延时转发 |
| MMS 网络交换机 | 每舱 ≥ 1台（可与站控层共用） | 支持 SNMP、NTP |
| 交换机电源 | 双路冗余供电 | 支持热插拔 |



七、与站内其他设备的接口设计

7.1 舱间互联


SV预制舱 ←──光纤/网线──→ 主控室/其他预制舱
│
├── 对时信号（IRIG-B / PPS / 1588）
├── 远动通信（IEC 61850 MMS）
└── 状态监测（环境、电源）


7.2 与一次设备接口

| 接口 | 设备 | 连接方式 |
|--|||
| 电流/电压采集 | 电子式互感器/传统CT/PT | 电缆（传统）或就地 MU 光纤（数字化） |
| 跳合闸命令 | 智能终端 | 硬接点电缆 + GOOSE |
| 状态信号 | 智能终端 | GOOSE 网络 |
| 对时 | 合并单元/保护 | IRIG-B 光纤/电缆 |

7.3 过渡端子与检修隔离


┌─────────────┐ ┌──────────────┐ ┌─────────────┐
│ 一次设备侧 │──电缆──→│ 预制舱外过渡 │──电缆──→│ 舱内设备 │
│ (就地MU等) │ │ 端子箱/就地 │ │ │
└─────────────┘ └──────────────┘ └─────────────┘

关键：过渡端子箱设检修隔离刀闸/空开，便于不停电检修




八、二次回路配置典型方案汇总

8.1 以 220kV 线路 SV 预制舱为例

| 回路类别 | 回路名称 | 数量 | 传输介质 | 冗余 |
||||||
| SV | 线路保护电流 SV（3相+3I0） | 8路 | 光纤 | A/B双网 |
| SV | 线路保护电压 SV（3相） | 6路 | 光纤 | A/B双网 |
| SV | 母线电压 SV | 6路 | 光纤 | A/B双网 |
| GOOSE | 跳闸命令 | 4路 | 网线 | 双网 |
| GOOSE | 断路器位置 | 2路 | 网线 | 双网 |
| GOOSE | 失灵启动 | 2路 | 网线 | 双网 |
| GOOSE | 闭锁信号 | 4路 | 网线 | 双网 |
| 硬接点 | 跳闸回路（TJQ） | 2组 | 控制电缆 | 双重化 |
| 硬接点 | 合闸回路（HJQ） | 1组 | 控制电缆 | |
| 硬接点 | 信号回路 | 若干 | 控制电缆 | |
| 电源 | 直流 220V | 2路 | 电缆 | 双路 |
| 电源 | 直流 48V | 2路 | 电缆 | 双路 |
| 电源 | AC 220V | 2路 | 电缆 | 双路 |
| 对时 | IRIG-B | 2路 | 光纤/电缆 | 双路 |
| 接地 | 保护接地/逻辑接地 | 各1套 | 铜排 | — |



九、设计要点与注意事项

9.1 必须遵守的原则

| 序号 | 原则 | 说明 |
|--|||
| 1 | 双重化配置 | 保护相关回路（SV、GOOSE、跳闸）必须 A/B 双套 |
| 2 | 独立网络 | SV 与 GOOSE 网络物理隔离，防止风暴影响 |
| 3 | 硬压板保留 | 跳闸出口必须有硬压板，作为数字化系统的最后防线 |
| 4 | 一点接地 | 屏蔽层、逻辑地均遵循一点接地，避免环流 |
| 5 | 防雷隔离 | 舱外光纤/电缆进入处设防雷器 |
| 6 | 预留扩展 | 光纤、交换机端口、端子排预留 ≥ 30% |
| 7 | 抗干扰 | 数字电缆与电源电缆分层/分槽敷设，间距 ≥ 300mm |

9.2 常见问题与对策

| 问题 | 原因 | 对策 |
|--|||
| SV 丢帧 | 光纤弯曲半径过小/接头污染 | 规范布纤，定期清洁 |
| GOOSE 延时超标 | 网络风暴/交换机性能不足 | VLAN隔离，选用工业级交换机 |
| 接地环流 | 多点接地 | 严格一点接地设计，增设绝缘监测 |
| 电源波动 | 蓄电池老化/充电模块故障 | 冗余配置，在线监测 |
| 光纤中断 | 施工损伤 | 舱内走槽保护，备用纤芯切换 |



十、总结


SV 预制舱二次回路 =
数字通信回路（SV + GOOSE，占主体，光纤/网线）
+ 硬接点控制回路（跳合闸/信号，传统电缆，不可取消）
+ 电源系统回路（多电压等级，双路冗余）
+ 接地防雷回路（安全底线）


> 核心趋势：随着全面数字化推进，传统硬接点回路将逐步减少，但跳闸硬压板、电流判据回路在可预见的未来仍将保留，作为网络失效时的最后保障手段。