智能變電站二次系統研究

黃凌（國網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研究

黃凌
（國網福建省福安市供電有限公司，福建福安 355000）

隨著國民經濟的快速發展和科學技術的不斷進步，電網技術的發展越來越快，逐步向信息化、數字化、自動化、互動化的智能電網邁進。智能變電站是智能電網的重要環節，對于提高電網運行管理水平、保障電網安全穩定運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特點，并對其二次系統設計進行了深入探討。

智能變電站 二次系統 設計

1　引言

智能變電站是采用先進、可靠、集成和環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和檢測等基本功能，并具備支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策和協同互動等高級功能的變電站。與傳統變電站相比，智能變電站能夠完成范圍更寬、層次更深、結構更復雜的信息采集和信息處理，控制手段更加靈活可靠，是變電站的發展方向。而在智能變電站設計中，二次系統占據重要的地位，本文主要針對智能變電站二次系統設計展開探討。

2　智能變電站技術特點

智能變電站從源頭將數據變成數字化信息，實現電氣數據采集的數字化，為信息集成化和數據共享性提供堅實的技術支撐。智能變電站使變電站具備監視、控制和故障錄波等功能，由功能單一模式的傳統變電站轉變為利用計算機監控系統的繼電保護、安全裝置的數字化變電站，把原有的硬件重復配置問題、信息不共享缺陷、成本高的問題，轉化成新裝置與系統間可通過串口或網口交換信息的智能系統，為分散二次系統裝置向信息集成和功能優化轉變提供了堅實的基礎。

3　智能變電站二次系統

智能變電站主要使用IEC為主要信息交換標準，其主要優點為自由分配智能變電站功能，包括集成與邏輯功能。物理基礎主要通過多功能融合手段，統一導入單一設備中整合為基礎裝置，并且利用邏輯連接實現信息交換與集成。通過IEC 平臺建立二次系統可以實現跨區域的信息交流互動機制，并且幫助電力工作人員完成遠程協助功能，達到區域全局控制功能，為協調變電站運行提供了設備基礎。智能變電站需要使用IEC進行二次系統編繪，建立起完善的統一信息模型。利用GPS 系統的精準定時功能，通過PMU技術進行高精度采樣，將全網的電氣量統一收集，并且進行精準計算。將IEC 的應用范圍延伸到電力系統之中，通過變電站與控制中心的聯動效果統一控制電力系統。電氣量是電力系統中非常重要的關聯要素，所以必須在處理系統問題的過程中，將系統全局結構參考在其中，保證變電站與控制中心的聯動性。

3.1系統構成

智能變電站二次系統主要由三個部分構成：站控層、間隔層與過程層。站控層主要是提供變電站運行的聯系界面，提供對間隔層和過程層中設備的管理，全方面對變電站內實行監控管理，并與遠距離外的監控中心實現通信功能；間隔層的子系統主要包括監測、保護、計量、測相量等內容，即使是出現了站控層故障或網絡失效的情況，間隔層也能實現對設備獨立的就地測控；過程層主要任務是一次設備相關功能的完成，該層主要有互感器、智能終端與合并單元等，能實時監控設備運行狀態，對命令的執行實現控制。在現有的智能變電站中，采用的是智能就地終端箱形式，通過智能終端對設備運行和控制情況的信號與命令進行轉換，并形成數字化的信號。

3.2網絡結構

智能變電站全站網絡宜采用高速以太網組成，通信規約宜采用DL/T860標準，傳輸速率不低于100Mbps。全站網絡在邏輯功能上分為站控層網絡和過程層網絡，站控網連接站控層和間隔層設備，過程網連接間隔層設備和過程層設備。

變電站站控層、過程層網絡結構應符合DL860.1定義的變電站自動化系統接口模型，以及邏輯接口與物理接口映射模型。站控層網絡、過程層網絡應相對獨立，減少相互影響。

（1）站控層網絡通過相關網絡設層其他設備、間隔層網絡通信。邏輯功能上，覆蓋站控層之間數據交換接口、站控層與間隔層之間數據交換接口。可傳輸MMS報文和GOOSE報文。網絡結構拓撲采用單星型。

（2）過程層網絡通過相關網絡設備完成間隔層與過程層設備、間隔層設備之間以及過程層設備之間的數據通信，可傳輸GOOSE報文和SV報文。過程層保護裝置采用點對點結構，即各間隔的測控保護裝置直接與互感器合并單元、開關智能終端相連，以滿足保護“直采直跳”的要求。1 1 0 k V過程層G O O S E報文采用網絡方式傳輸，G O O S E網絡采用星形單網結構，1 1 0 k V過程層S V不單獨組網。35kV、10kV電壓等級不配置獨立的過程層網絡，GOOSE 報文通過站控層網絡傳輸。

3.3設備選擇

智能變電站主要使用設備有電子互感器、二次設備、智能開關等，而二次設備中網絡設備是唯一選擇方案。電子互感器可以選擇有源或者無源互感器，無源設備主要使用光學傳感技術，有源互感器在我國較為常見，技術水平較為成熟。理想智能開關與傳統開關相互組合式非常適合的開關方案，利用傳統開關在不重要的區域進行控制，利用智能開關處理復雜的控制系統，由于智能開關造價較高，所以合理安排兩者可以實現系統的自我維護、在線監測、遠程控制等功能，目前傳統與智能組合開關在我國屬于主流開關方法。

4　結語

智能變電站建設是當前我國智能電網建設的關鍵環節，起著重要的支撐作用，占據核心地位。智能變電站的二次設計是一項專業且復雜的系統工程，不僅要考慮運行的安全性和穩定性，同時系統的相關功能必須要滿足要求。電力企業應當重視智能變電站二次設計工作，不斷進行改進和完善，推動智能變電站的建設與技術應用。

［1］高翔.智能變電站技術［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設計方法研究［J］.電力系統保護與控制，2012，（22）：124-128.

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

黃凌（1984—），男，助理工程師，主要從事電網二次檢修（繼電保護）方面的工作。