智能變電站過程層應(yīng)用技術(shù)研究

林樺

摘 要：主要從智能變電站過程層的內(nèi)涵入手，提出了過程層應(yīng)用的基本原則，并深入分析了智能變電站過程層應(yīng)用的電子式互感器技術(shù)和三網(wǎng)合一技術(shù)，以期為類似的研究工作提供可靠的理論依據(jù)，從而推動智能變電站的飛速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能變電站；過程層；三網(wǎng)合一技術(shù)；電子式互感器

中圖分類號：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.138

隨著新能源和新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，智能變電站獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，為整個電力系統(tǒng)注入了新的力量。而過程層作為智能變電站系統(tǒng)中的重要組成部分，可有效隔離高、低壓，減少設(shè)備受到的干擾，實現(xiàn)信息共享；所采用的設(shè)備比較先進(jìn)，具有較高的實時性和可靠性，可提高繼電保護(hù)設(shè)備的使用性能。但由于目前對智能變電站過程層應(yīng)用技術(shù)的研究比較匱乏，使之安全性和穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高。因此，需要加強(qiáng)對該設(shè)備應(yīng)用技術(shù)的研究，從而提高智能變電站運(yùn)行的安全性、可靠性，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。

1 智能變電站過程層的內(nèi)涵

隨著科技的不斷進(jìn)步，在電力系統(tǒng)的發(fā)展中實現(xiàn)變電站的自動化和智能化被提上日程。智能變電站能有效實現(xiàn)信息數(shù)字化，同時，也具有一定的信息采集和處理能力，可達(dá)到信息共享的目的。其主要是由間隔層、過程層和站控層組成。其中，過程層居于整個智能系統(tǒng)的最底層，主要由斷路器、變壓器、電流互感器和隔離開關(guān)等一次設(shè)備以及智能元件構(gòu)成，用來檢測整個電力設(shè)備，并實施相關(guān)操作命令等，以保證變電站的正常運(yùn)行。過程層與間隔層、站控層相比，與一次設(shè)備的接觸度最高。因此，過程層的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系著整個智能變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2 過程層應(yīng)用的基本原則

在整個智能變電站中，過程層起著至關(guān)重要的作用。因此，要想保證智能化系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，就要遵循一定的原則，實現(xiàn)過程層安裝的合理性和管理的有效性。

2.1 實時性

GOOSE屬于面向通用對象的變電站事件，可有效保證信息交換、傳輸過程中的合理性。而GOOSE服務(wù)在智能變電站中的主要工作職能是為一次設(shè)備和智能單元提供有效的信息傳輸服務(wù)，比如傳遞跳閘、合閘的命令和信號的傳輸服務(wù)。雖然GOOSE服務(wù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息量不大，但傳輸?shù)臄?shù)據(jù)均比較重要。同時，由于在GOOSE服務(wù)的數(shù)據(jù)信息傳輸過程中具有一定的突發(fā)性，因此，需要遵循實時性原則。只有這樣，才能將數(shù)據(jù)信息有效傳送至指定地點，實現(xiàn)信息共享。

2.2 智能終端設(shè)計

智能終端是智能變電站中的重要設(shè)備之一，屬于智能組件，主要通過一次設(shè)備與電纜連接，進(jìn)而發(fā)揮其測量和監(jiān)測性能。智能終端是針對智能變電站運(yùn)行中存在的GOOSE服務(wù)而提出的，可提高智能終端安裝的合理性，保證監(jiān)測和控制的質(zhì)量。在設(shè)計智能終端時，要注重傳輸數(shù)據(jù)信息的實時性、具有記錄GOOSE服務(wù)命令的功能、提供具體的信息查看方法等方面，還應(yīng)具備通信能力、轉(zhuǎn)換能力，從而增強(qiáng)相關(guān)控制命令的執(zhí)行力。在安裝智能終端時，應(yīng)將其安裝在較為封閉的空間內(nèi)，且保證其具有較高的防護(hù)性能。

2.3 采樣值數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

采樣值數(shù)據(jù)傳輸主要是指間隔層與過程層間的重要通信內(nèi)容。在傳輸過程中，智能變電站過程層中的最大數(shù)據(jù)流存在于電子互感器、測控與保護(hù)間的采值數(shù)據(jù)傳輸中。因此，該技術(shù)需要具有較高的實時性，其相關(guān)技術(shù)原則包括：采樣值數(shù)據(jù)傳輸需要通過光纖與過程網(wǎng)的連接；用于間隔層保護(hù)和監(jiān)測的設(shè)備不能直接與合并單元連接，需要借助過程層上的交換機(jī)獲得采樣值信號，從而完成信息共享；采用直接采樣（點對點接入）的方式，充分發(fā)揮過程層交換機(jī)中的優(yōu)先級技術(shù)和虛擬技術(shù)，從而提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性。

3 智能變電站過程層應(yīng)用技術(shù)分析

3.1 電子式互感器技術(shù)

以220 kV線路保護(hù)為例，規(guī)劃其電子式互感器的技術(shù)方案，可實現(xiàn)直采直跳的效果，即過程層采樣值與繼電保護(hù)相關(guān)的GOOSE信息采取點對點的傳輸方式。由于在智能變電站中采用了電子式互感器，所以，不必安裝采集單元。在該方案中，繼電保護(hù)的相關(guān)采樣值主要建立在IEC61850-9標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上。此外，非繼電保護(hù)的過程層采樣值傳輸?shù)木W(wǎng)路和GOOSE網(wǎng)絡(luò)要實行獨立配置，并按照電壓等級分別組網(wǎng)。該方案主要采用雙重化配置保護(hù)裝置，可保證設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性；去除了交換機(jī)環(huán)節(jié)，提高了數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)谋憬菪?，實現(xiàn)了信息的集成化和數(shù)字化。但由于該方案在執(zhí)行過程中需配備較多的保護(hù)、合并單元網(wǎng)口，且發(fā)熱量較大，因此，需要較多的交換機(jī)和光纜，且配件較為復(fù)雜。

3.2 三網(wǎng)合一技術(shù)

三網(wǎng)合一技術(shù)是指IEEE1588對時信息、GOOSE信息與IEC61850-9-2采樣信息的共網(wǎng)傳輸。本文以變壓器保護(hù)為例建立三網(wǎng)合一系統(tǒng)。在該技術(shù)方案中，過程層和間隔層的合并單元均采取IEC61850-9-2的表展，過程層的智能終端合并單元采用GOOSE通信協(xié)議，并通過各主干網(wǎng)交換機(jī)和間隔交換機(jī)達(dá)到信息共享的目的。三網(wǎng)合一技術(shù)可有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰、簡單，不需要較多的交換機(jī)和光纜輔助連接。同時，該技術(shù)的設(shè)計、安裝和后期維修管理環(huán)節(jié)較為簡單、方便。但由于實施該方案對技術(shù)的要求比較高，加之其可靠性還需要進(jìn)一步驗證，且缺乏一定的冗余技術(shù)手段，在實施該方案時，需要重視應(yīng)用先進(jìn)的冗余技術(shù)，從而提高三網(wǎng)合一技術(shù)應(yīng)用的可靠性和安全性。

4 結(jié)束語

綜上所述，智能變電站作為未來電力系統(tǒng)發(fā)展的主流，可有效提高配電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。在智能變電站系統(tǒng)中，過程層屬于比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，研究其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)是十分必要的。在實時性原則、智能終端設(shè)計原則、采樣值數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)原則的支持下，智能變電站過程層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將得到進(jìn)一步完善，從而推動智能變電站的健康、可持續(xù)發(fā)展。