智能變電站二次系統(tǒng)功能一體化整合技術(shù)研究

李文丁

摘 要 智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的基本前提和關(guān)鍵所在。同傳統(tǒng)變電站相比智能變電站在信息處理，信息數(shù)字化、自動(dòng)化等方面進(jìn)一步整合和提升。二次系統(tǒng)的一體化整合技術(shù)可以提高二次系統(tǒng)在保護(hù)上的可靠性。

關(guān)鍵詞 智能變電站；一體化；系統(tǒng)整合

中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）23-0045-01

智能變電站在傳統(tǒng)變電站“遙控、遙測(cè)、遙調(diào)、遙信”技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升，將站內(nèi)設(shè)備以及軟件系統(tǒng)進(jìn)一步整合，整合后的新系統(tǒng)功能更加完善。本文主要針對(duì)二次系統(tǒng)整合技術(shù)進(jìn)行探討。二次系統(tǒng)主要包括測(cè)控裝置、保護(hù)裝置、狀態(tài)監(jiān)控、智能終端以及幾個(gè)裝置的集成體。二次系統(tǒng)整合精益化的提升一次設(shè)備輸配電的性能，是電網(wǎng)公司的發(fā)展趨勢(shì)之一。

1 智能變電站二次系統(tǒng)功能一體化整合概況

現(xiàn)階段已實(shí)施的智能站設(shè)備配置現(xiàn)狀離“物理設(shè)備高度集成、信息最大化共享、關(guān)聯(lián)系統(tǒng)友好協(xié)同互動(dòng)”這一終極目標(biāo)尚有一定的距離，隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能站技術(shù)的日趨成熟，使得進(jìn)一步集成智能站物理設(shè)備、整合關(guān)聯(lián)系統(tǒng)功能已成為可能。將二次系統(tǒng)各單元功能相同的部分進(jìn)行有效整合可以提升智能變電站的運(yùn)行維護(hù)管理水平，建設(shè)更堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)。本章主要從站用電源系統(tǒng)、合并單元和智能終端整合，一體化信息平臺(tái)功能整合幾個(gè)方面對(duì)變電站的二次系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化整合。

2 站用電源系統(tǒng)一體化整合

一體化電源系統(tǒng)即是將交流電源（AC）、直流操作電源（DC）、電力專用交流不間斷電源（UPS）和電力專用逆變電源（INV）、通信用直流變換電源（DC-DC）等變電站站用電源一體化設(shè)計(jì)、配置、監(jiān)控的變電站電源系統(tǒng)。通過IEC61850規(guī)約、以太網(wǎng)接口與上位機(jī)系統(tǒng)通信，將監(jiān)控模塊一體化，使站用電源系統(tǒng)成為開放式系統(tǒng)[2]。智能變電站一體化電源系統(tǒng)包含一套常用/備用蓄電池組，在交流電源出現(xiàn)故障的情況下，可以通過電源逆變來為變電站的監(jiān)控、通信等設(shè)備不間斷供電。

3 合并單元和智能終端整合

1）合并單元。

合并單元常用于智能化變電站中電子式互感器與保護(hù)、測(cè)控及表計(jì)等二次設(shè)備之間的信息交換[3-4]。其所包含的內(nèi)容隨著智能化變電站全面發(fā)展，也有所擴(kuò)展。部分變電站仍采用常規(guī)互感器，不接收數(shù)字量而是直接采集常規(guī)模擬量的合并單元。再如一個(gè)線路間隔的合并單元既采集常規(guī)的三相電流電壓信號(hào)，同時(shí)又接收電子式互感器的母線電壓信號(hào)。

2）智能終端。

智能終端是過程層中重要的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)斷路器間隔的完全控制（包括斷路器、接地刀閘和隔離刀閘）。

①智能終端具有采集模擬量和開關(guān)量的功能，靈活配置輸入量點(diǎn)數(shù)。

②智能終端能夠輸出開關(guān)量，靈活配置輸出量點(diǎn)數(shù)滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要。

③智能終端具有斷路器控制功能，分相控制或三相控制等不同模式。

④智能終端可具備狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息采集功能，就地智能控制柜傳感元件的輸出信號(hào)，比如溫度、濕度、壓力等，支持以MMS方式上傳一次設(shè)備的狀態(tài)信息。

⑤主變本體智能終端包含完整的本體信息交互功能。

3）合并單元和智能終端一體化的可行性分析。

①負(fù)載率分析。

合并單元設(shè)備的主要功能是同步數(shù)據(jù)，包括三相保護(hù)，有時(shí)還需同步加上雙A/D采樣。其一般采用插值的方式進(jìn)行同步，發(fā)送速率通常為4 kHz。。

合并單元設(shè)備單獨(dú)發(fā)送IEC61850-9-2時(shí)占用的DSP資源較少；智能終端設(shè)備單獨(dú)發(fā)送占用的DSP資源也比較少，故可以考慮將IEC 61850-9-2和GOOSE報(bào)文的放在一個(gè)DSP上進(jìn)行

處理。

②合并單元和智能終端的復(fù)用性。

假設(shè)有一個(gè)提供了20個(gè)光接口的合并終端一體化設(shè)備.其接口可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所需情況進(jìn)行配置：如12個(gè)接口用于傳輸GOOSE，8個(gè)接口用于采樣的傳輸（SMV）。在圖1、圖2中明顯可以看出采用一體化的裝置后的接口數(shù)量的減少。

4 工程配置方案實(shí)例

結(jié)合宜昌220千伏遠(yuǎn)安變電站的實(shí)際情況，配置方案如下：

1）主變各側(cè)合并終端雙套配置；主變智能終端單套配置，集成非電量保護(hù)功能。2）220 kV線路合并終端雙套配置。3）220 kV母線設(shè)備合并終端雙套配置，合并終端完成兩條母線設(shè)備的信號(hào)采集和控制。4）110 kV線路合并終端單套配置。5）110 kV母線設(shè)備合并終端單套配置，合并終端完成兩條母線設(shè)備的信號(hào)采集和控制。

由表1可見，通過整合后，過程層設(shè)備減少約50%，大大節(jié)約了智能組件柜體積及交換機(jī)端口數(shù)。

5 結(jié)論

變電站的智能化發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期且艱難的過程。二次系統(tǒng)整合后帶來的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益是比較明顯的，也非常具有發(fā)展?jié)摿?，同時(shí)未來的智能變電站之間的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)技術(shù)，打破站內(nèi)交換的瓶頸，建成局域乃至國(guó)調(diào)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的共享，為全國(guó)電網(wǎng)智能化控制打下良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010：35-37.

[2]張文亮，劉壯志.智能電網(wǎng)的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（13）：1-11.

[3]賈動(dòng)山.基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)[J].中州煤炭，2006（5）：39-41

[4]高翔，張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006（23）：67-71.endprint

摘 要 智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的基本前提和關(guān)鍵所在。同傳統(tǒng)變電站相比智能變電站在信息處理，信息數(shù)字化、自動(dòng)化等方面進(jìn)一步整合和提升。二次系統(tǒng)的一體化整合技術(shù)可以提高二次系統(tǒng)在保護(hù)上的可靠性。

關(guān)鍵詞 智能變電站；一體化；系統(tǒng)整合

中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）23-0045-01

智能變電站在傳統(tǒng)變電站“遙控、遙測(cè)、遙調(diào)、遙信”技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升，將站內(nèi)設(shè)備以及軟件系統(tǒng)進(jìn)一步整合，整合后的新系統(tǒng)功能更加完善。本文主要針對(duì)二次系統(tǒng)整合技術(shù)進(jìn)行探討。二次系統(tǒng)主要包括測(cè)控裝置、保護(hù)裝置、狀態(tài)監(jiān)控、智能終端以及幾個(gè)裝置的集成體。二次系統(tǒng)整合精益化的提升一次設(shè)備輸配電的性能，是電網(wǎng)公司的發(fā)展趨勢(shì)之一。

1 智能變電站二次系統(tǒng)功能一體化整合概況

現(xiàn)階段已實(shí)施的智能站設(shè)備配置現(xiàn)狀離“物理設(shè)備高度集成、信息最大化共享、關(guān)聯(lián)系統(tǒng)友好協(xié)同互動(dòng)”這一終極目標(biāo)尚有一定的距離，隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能站技術(shù)的日趨成熟，使得進(jìn)一步集成智能站物理設(shè)備、整合關(guān)聯(lián)系統(tǒng)功能已成為可能。將二次系統(tǒng)各單元功能相同的部分進(jìn)行有效整合可以提升智能變電站的運(yùn)行維護(hù)管理水平，建設(shè)更堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)。本章主要從站用電源系統(tǒng)、合并單元和智能終端整合，一體化信息平臺(tái)功能整合幾個(gè)方面對(duì)變電站的二次系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化整合。

2 站用電源系統(tǒng)一體化整合

一體化電源系統(tǒng)即是將交流電源（AC）、直流操作電源（DC）、電力專用交流不間斷電源（UPS）和電力專用逆變電源（INV）、通信用直流變換電源（DC-DC）等變電站站用電源一體化設(shè)計(jì)、配置、監(jiān)控的變電站電源系統(tǒng)。通過IEC61850規(guī)約、以太網(wǎng)接口與上位機(jī)系統(tǒng)通信，將監(jiān)控模塊一體化，使站用電源系統(tǒng)成為開放式系統(tǒng)[2]。智能變電站一體化電源系統(tǒng)包含一套常用/備用蓄電池組，在交流電源出現(xiàn)故障的情況下，可以通過電源逆變來為變電站的監(jiān)控、通信等設(shè)備不間斷供電。

3 合并單元和智能終端整合

1）合并單元。

合并單元常用于智能化變電站中電子式互感器與保護(hù)、測(cè)控及表計(jì)等二次設(shè)備之間的信息交換[3-4]。其所包含的內(nèi)容隨著智能化變電站全面發(fā)展，也有所擴(kuò)展。部分變電站仍采用常規(guī)互感器，不接收數(shù)字量而是直接采集常規(guī)模擬量的合并單元。再如一個(gè)線路間隔的合并單元既采集常規(guī)的三相電流電壓信號(hào)，同時(shí)又接收電子式互感器的母線電壓信號(hào)。

2）智能終端。

智能終端是過程層中重要的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)斷路器間隔的完全控制（包括斷路器、接地刀閘和隔離刀閘）。

①智能終端具有采集模擬量和開關(guān)量的功能，靈活配置輸入量點(diǎn)數(shù)。

②智能終端能夠輸出開關(guān)量，靈活配置輸出量點(diǎn)數(shù)滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要。

③智能終端具有斷路器控制功能，分相控制或三相控制等不同模式。

④智能終端可具備狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息采集功能，就地智能控制柜傳感元件的輸出信號(hào)，比如溫度、濕度、壓力等，支持以MMS方式上傳一次設(shè)備的狀態(tài)信息。

⑤主變本體智能終端包含完整的本體信息交互功能。

3）合并單元和智能終端一體化的可行性分析。

①負(fù)載率分析。

合并單元設(shè)備的主要功能是同步數(shù)據(jù)，包括三相保護(hù)，有時(shí)還需同步加上雙A/D采樣。其一般采用插值的方式進(jìn)行同步，發(fā)送速率通常為4 kHz。。

合并單元設(shè)備單獨(dú)發(fā)送IEC61850-9-2時(shí)占用的DSP資源較少；智能終端設(shè)備單獨(dú)發(fā)送占用的DSP資源也比較少，故可以考慮將IEC 61850-9-2和GOOSE報(bào)文的放在一個(gè)DSP上進(jìn)行

處理。

②合并單元和智能終端的復(fù)用性。

假設(shè)有一個(gè)提供了20個(gè)光接口的合并終端一體化設(shè)備.其接口可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所需情況進(jìn)行配置：如12個(gè)接口用于傳輸GOOSE，8個(gè)接口用于采樣的傳輸（SMV）。在圖1、圖2中明顯可以看出采用一體化的裝置后的接口數(shù)量的減少。

4 工程配置方案實(shí)例

結(jié)合宜昌220千伏遠(yuǎn)安變電站的實(shí)際情況，配置方案如下：

1）主變各側(cè)合并終端雙套配置；主變智能終端單套配置，集成非電量保護(hù)功能。2）220 kV線路合并終端雙套配置。3）220 kV母線設(shè)備合并終端雙套配置，合并終端完成兩條母線設(shè)備的信號(hào)采集和控制。4）110 kV線路合并終端單套配置。5）110 kV母線設(shè)備合并終端單套配置，合并終端完成兩條母線設(shè)備的信號(hào)采集和控制。

由表1可見，通過整合后，過程層設(shè)備減少約50%，大大節(jié)約了智能組件柜體積及交換機(jī)端口數(shù)。

5 結(jié)論

變電站的智能化發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期且艱難的過程。二次系統(tǒng)整合后帶來的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益是比較明顯的，也非常具有發(fā)展?jié)摿?，同時(shí)未來的智能變電站之間的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)技術(shù)，打破站內(nèi)交換的瓶頸，建成局域乃至國(guó)調(diào)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的共享，為全國(guó)電網(wǎng)智能化控制打下良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010：35-37.

[2]張文亮，劉壯志.智能電網(wǎng)的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（13）：1-11.

[3]賈動(dòng)山.基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)[J].中州煤炭，2006（5）：39-41

[4]高翔，張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006（23）：67-71.endprint

摘 要 智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的基本前提和關(guān)鍵所在。同傳統(tǒng)變電站相比智能變電站在信息處理，信息數(shù)字化、自動(dòng)化等方面進(jìn)一步整合和提升。二次系統(tǒng)的一體化整合技術(shù)可以提高二次系統(tǒng)在保護(hù)上的可靠性。

關(guān)鍵詞 智能變電站；一體化；系統(tǒng)整合

中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）23-0045-01

智能變電站在傳統(tǒng)變電站“遙控、遙測(cè)、遙調(diào)、遙信”技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升，將站內(nèi)設(shè)備以及軟件系統(tǒng)進(jìn)一步整合，整合后的新系統(tǒng)功能更加完善。本文主要針對(duì)二次系統(tǒng)整合技術(shù)進(jìn)行探討。二次系統(tǒng)主要包括測(cè)控裝置、保護(hù)裝置、狀態(tài)監(jiān)控、智能終端以及幾個(gè)裝置的集成體。二次系統(tǒng)整合精益化的提升一次設(shè)備輸配電的性能，是電網(wǎng)公司的發(fā)展趨勢(shì)之一。

1 智能變電站二次系統(tǒng)功能一體化整合概況

現(xiàn)階段已實(shí)施的智能站設(shè)備配置現(xiàn)狀離“物理設(shè)備高度集成、信息最大化共享、關(guān)聯(lián)系統(tǒng)友好協(xié)同互動(dòng)”這一終極目標(biāo)尚有一定的距離，隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能站技術(shù)的日趨成熟，使得進(jìn)一步集成智能站物理設(shè)備、整合關(guān)聯(lián)系統(tǒng)功能已成為可能。將二次系統(tǒng)各單元功能相同的部分進(jìn)行有效整合可以提升智能變電站的運(yùn)行維護(hù)管理水平，建設(shè)更堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)。本章主要從站用電源系統(tǒng)、合并單元和智能終端整合，一體化信息平臺(tái)功能整合幾個(gè)方面對(duì)變電站的二次系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化整合。

2 站用電源系統(tǒng)一體化整合

一體化電源系統(tǒng)即是將交流電源（AC）、直流操作電源（DC）、電力專用交流不間斷電源（UPS）和電力專用逆變電源（INV）、通信用直流變換電源（DC-DC）等變電站站用電源一體化設(shè)計(jì)、配置、監(jiān)控的變電站電源系統(tǒng)。通過IEC61850規(guī)約、以太網(wǎng)接口與上位機(jī)系統(tǒng)通信，將監(jiān)控模塊一體化，使站用電源系統(tǒng)成為開放式系統(tǒng)[2]。智能變電站一體化電源系統(tǒng)包含一套常用/備用蓄電池組，在交流電源出現(xiàn)故障的情況下，可以通過電源逆變來為變電站的監(jiān)控、通信等設(shè)備不間斷供電。

3 合并單元和智能終端整合

1）合并單元。

合并單元常用于智能化變電站中電子式互感器與保護(hù)、測(cè)控及表計(jì)等二次設(shè)備之間的信息交換[3-4]。其所包含的內(nèi)容隨著智能化變電站全面發(fā)展，也有所擴(kuò)展。部分變電站仍采用常規(guī)互感器，不接收數(shù)字量而是直接采集常規(guī)模擬量的合并單元。再如一個(gè)線路間隔的合并單元既采集常規(guī)的三相電流電壓信號(hào)，同時(shí)又接收電子式互感器的母線電壓信號(hào)。

2）智能終端。

智能終端是過程層中重要的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)斷路器間隔的完全控制（包括斷路器、接地刀閘和隔離刀閘）。

①智能終端具有采集模擬量和開關(guān)量的功能，靈活配置輸入量點(diǎn)數(shù)。

②智能終端能夠輸出開關(guān)量，靈活配置輸出量點(diǎn)數(shù)滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要。

③智能終端具有斷路器控制功能，分相控制或三相控制等不同模式。

④智能終端可具備狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息采集功能，就地智能控制柜傳感元件的輸出信號(hào)，比如溫度、濕度、壓力等，支持以MMS方式上傳一次設(shè)備的狀態(tài)信息。

⑤主變本體智能終端包含完整的本體信息交互功能。

3）合并單元和智能終端一體化的可行性分析。

①負(fù)載率分析。

合并單元設(shè)備的主要功能是同步數(shù)據(jù)，包括三相保護(hù)，有時(shí)還需同步加上雙A/D采樣。其一般采用插值的方式進(jìn)行同步，發(fā)送速率通常為4 kHz。。

合并單元設(shè)備單獨(dú)發(fā)送IEC61850-9-2時(shí)占用的DSP資源較少；智能終端設(shè)備單獨(dú)發(fā)送占用的DSP資源也比較少，故可以考慮將IEC 61850-9-2和GOOSE報(bào)文的放在一個(gè)DSP上進(jìn)行

處理。

②合并單元和智能終端的復(fù)用性。

假設(shè)有一個(gè)提供了20個(gè)光接口的合并終端一體化設(shè)備.其接口可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所需情況進(jìn)行配置：如12個(gè)接口用于傳輸GOOSE，8個(gè)接口用于采樣的傳輸（SMV）。在圖1、圖2中明顯可以看出采用一體化的裝置后的接口數(shù)量的減少。

4 工程配置方案實(shí)例

結(jié)合宜昌220千伏遠(yuǎn)安變電站的實(shí)際情況，配置方案如下：

1）主變各側(cè)合并終端雙套配置；主變智能終端單套配置，集成非電量保護(hù)功能。2）220 kV線路合并終端雙套配置。3）220 kV母線設(shè)備合并終端雙套配置，合并終端完成兩條母線設(shè)備的信號(hào)采集和控制。4）110 kV線路合并終端單套配置。5）110 kV母線設(shè)備合并終端單套配置，合并終端完成兩條母線設(shè)備的信號(hào)采集和控制。

由表1可見，通過整合后，過程層設(shè)備減少約50%，大大節(jié)約了智能組件柜體積及交換機(jī)端口數(shù)。

5 結(jié)論

變電站的智能化發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期且艱難的過程。二次系統(tǒng)整合后帶來的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益是比較明顯的，也非常具有發(fā)展?jié)摿Γ瑫r(shí)未來的智能變電站之間的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)技術(shù)，打破站內(nèi)交換的瓶頸，建成局域乃至國(guó)調(diào)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的共享，為全國(guó)電網(wǎng)智能化控制打下良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010：35-37.

[2]張文亮，劉壯志.智能電網(wǎng)的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（13）：1-11.

[3]賈動(dòng)山.基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)[J].中州煤炭，2006（5）：39-41

[4]高翔，張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006（23）：67-71.endprint