智能變電站二次系統(tǒng)研究

黃凌（國網(wǎng)福建省福安市供電有限公司，福建福安 355000）

智能變電站二次系統(tǒng)研究

黃凌
（國網(wǎng)福建省福安市供電有限公司，福建福安 355000）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展越來越快，逐步向信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的智能電網(wǎng)邁進(jìn)。智能變電站是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于提高電網(wǎng)運(yùn)行管理水平、保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。本文首先介紹了智能變電站及其技術(shù)特點(diǎn)，并對(duì)其二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入探討。

智能變電站 二次系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

1　引言

智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成和環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和檢測(cè)等基本功能，并具備支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站能夠完成范圍更寬、層次更深、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的信息采集和信息處理，控制手段更加靈活可靠，是變電站的發(fā)展方向。而在智能變電站設(shè)計(jì)中，二次系統(tǒng)占據(jù)重要的地位，本文主要針對(duì)智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開探討。

2　智能變電站技術(shù)特點(diǎn)

智能變電站從源頭將數(shù)據(jù)變成數(shù)字化信息，實(shí)現(xiàn)電氣數(shù)據(jù)采集的數(shù)字化，為信息集成化和數(shù)據(jù)共享性提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。智能變電站使變電站具備監(jiān)視、控制和故障錄波等功能，由功能單一模式的傳統(tǒng)變電站轉(zhuǎn)變?yōu)槔糜?jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的繼電保護(hù)、安全裝置的數(shù)字化變電站，把原有的硬件重復(fù)配置問題、信息不共享缺陷、成本高的問題，轉(zhuǎn)化成新裝置與系統(tǒng)間可通過串口或網(wǎng)口交換信息的智能系統(tǒng)，為分散二次系統(tǒng)裝置向信息集成和功能優(yōu)化轉(zhuǎn)變提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3　智能變電站二次系統(tǒng)

智能變電站主要使用IEC為主要信息交換標(biāo)準(zhǔn)，其主要優(yōu)點(diǎn)為自由分配智能變電站功能，包括集成與邏輯功能。物理基礎(chǔ)主要通過多功能融合手段，統(tǒng)一導(dǎo)入單一設(shè)備中整合為基礎(chǔ)裝置，并且利用邏輯連接實(shí)現(xiàn)信息交換與集成。通過IEC 平臺(tái)建立二次系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的信息交流互動(dòng)機(jī)制，并且?guī)椭娏ぷ魅藛T完成遠(yuǎn)程協(xié)助功能，達(dá)到區(qū)域全局控制功能，為協(xié)調(diào)變電站運(yùn)行提供了設(shè)備基礎(chǔ)。智能變電站需要使用IEC進(jìn)行二次系統(tǒng)編繪，建立起完善的統(tǒng)一信息模型。利用GPS 系統(tǒng)的精準(zhǔn)定時(shí)功能，通過PMU技術(shù)進(jìn)行高精度采樣，將全網(wǎng)的電氣量統(tǒng)一收集，并且進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算。將IEC 的應(yīng)用范圍延伸到電力系統(tǒng)之中，通過變電站與控制中心的聯(lián)動(dòng)效果統(tǒng)一控制電力系統(tǒng)。電氣量是電力系統(tǒng)中非常重要的關(guān)聯(lián)要素，所以必須在處理系統(tǒng)問題的過程中，將系統(tǒng)全局結(jié)構(gòu)參考在其中，保證變電站與控制中心的聯(lián)動(dòng)性。

3.1系統(tǒng)構(gòu)成

智能變電站二次系統(tǒng)主要由三個(gè)部分構(gòu)成：站控層、間隔層與過程層。站控層主要是提供變電站運(yùn)行的聯(lián)系界面，提供對(duì)間隔層和過程層中設(shè)備的管理，全方面對(duì)變電站內(nèi)實(shí)行監(jiān)控管理，并與遠(yuǎn)距離外的監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)通信功能；間隔層的子系統(tǒng)主要包括監(jiān)測(cè)、保護(hù)、計(jì)量、測(cè)相量等內(nèi)容，即使是出現(xiàn)了站控層故障或網(wǎng)絡(luò)失效的情況，間隔層也能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備獨(dú)立的就地測(cè)控；過程層主要任務(wù)是一次設(shè)備相關(guān)功能的完成，該層主要有互感器、智能終端與合并單元等，能實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)命令的執(zhí)行實(shí)現(xiàn)控制。在現(xiàn)有的智能變電站中，采用的是智能就地終端箱形式，通過智能終端對(duì)設(shè)備運(yùn)行和控制情況的信號(hào)與命令進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并形成數(shù)字化的信號(hào)。

3.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

智能變電站全站網(wǎng)絡(luò)宜采用高速以太網(wǎng)組成，通信規(guī)約宜采用DL/T860標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率不低于100Mbps。全站網(wǎng)絡(luò)在邏輯功能上分為站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)，站控網(wǎng)連接站控層和間隔層設(shè)備，過程網(wǎng)連接間隔層設(shè)備和過程層設(shè)備。

變電站站控層、過程層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)符合DL860.1定義的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)接口模型，以及邏輯接口與物理接口映射模型。站控層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)相對(duì)獨(dú)立，減少相互影響。

（1）站控層網(wǎng)絡(luò)通過相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)層其他設(shè)備、間隔層網(wǎng)絡(luò)通信。邏輯功能上，覆蓋站控層之間數(shù)據(jù)交換接口、站控層與間隔層之間數(shù)據(jù)交換接口?？蓚鬏擬MS報(bào)文和GOOSE報(bào)文。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)洳捎脝涡切汀?/p>

（2）過程層網(wǎng)絡(luò)通過相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成間隔層與過程層設(shè)備、間隔層設(shè)備之間以及過程層設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，可傳輸GOOSE報(bào)文和SV報(bào)文。過程層保護(hù)裝置采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，即各間隔的測(cè)控保護(hù)裝置直接與互感器合并單元、開關(guān)智能終端相連，以滿足保護(hù)“直采直跳”的要求。1 1 0 k V過程層G O O S E報(bào)文采用網(wǎng)絡(luò)方式傳輸，G O O S E網(wǎng)絡(luò)采用星形單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，1 1 0 k V過程層S V不單獨(dú)組網(wǎng)。35kV、10kV電壓等級(jí)不配置獨(dú)立的過程層網(wǎng)絡(luò)，GOOSE 報(bào)文通過站控層網(wǎng)絡(luò)傳輸。

3.3設(shè)備選擇

智能變電站主要使用設(shè)備有電子互感器、二次設(shè)備、智能開關(guān)等，而二次設(shè)備中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是唯一選擇方案。電子互感器可以選擇有源或者無源互感器，無源設(shè)備主要使用光學(xué)傳感技術(shù)，有源互感器在我國較為常見，技術(shù)水平較為成熟。理想智能開關(guān)與傳統(tǒng)開關(guān)相互組合式非常適合的開關(guān)方案，利用傳統(tǒng)開關(guān)在不重要的區(qū)域進(jìn)行控制，利用智能開關(guān)處理復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于智能開關(guān)造價(jià)較高，所以合理安排兩者可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自我維護(hù)、在線監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制等功能，目前傳統(tǒng)與智能組合開關(guān)在我國屬于主流開關(guān)方法。

4　結(jié)語

智能變電站建設(shè)是當(dāng)前我國智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，起著重要的支撐作用，占據(jù)核心地位。智能變電站的二次設(shè)計(jì)是一項(xiàng)專業(yè)且復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅要考慮運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)系統(tǒng)的相關(guān)功能必須要滿足要求。電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視智能變電站二次設(shè)計(jì)工作，不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善，推動(dòng)智能變電站的建設(shè)與技術(shù)應(yīng)用。

［1］高翔.智能變電站技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［2］修黎明，高湛軍，黃德斌，等.智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，（22）：124-128.

［3］孟偉潔，陸興.220kV智能變電站設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題分析［J］.電力與能源，2013，34（5）：482-485.

黃凌（1984—），男，助理工程師，主要從事電網(wǎng)二次檢修（繼電保護(hù)）方面的工作。