智能變電站過程層應用技術研究

林樺

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

關鍵詞：智能變電站；過程層；三網合一技術；電子式互感器

中圖分類號：TM762 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.138

隨著新能源和新技術的不斷出現，智能變電站獲得了突飛猛進的發展，為整個電力系統注入了新的力量。而過程層作為智能變電站系統中的重要組成部分，可有效隔離高、低壓，減少設備受到的干擾，實現信息共享；所采用的設備比較先進，具有較高的實時性和可靠性，可提高繼電保護設備的使用性能。但由于目前對智能變電站過程層應用技術的研究比較匱乏，使之安全性和穩定性有待進一步提高。因此，需要加強對該設備應用技術的研究，從而提高智能變電站運行的安全性、可靠性，促進社會經濟的高速發展。

1 智能變電站過程層的內涵

隨著科技的不斷進步，在電力系統的發展中實現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信息數字化，同時，也具有一定的信息采集和處理能力，可達到信息共享的目的。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的最底層，主要由斷路器、變壓器、電流互感器和隔離開關等一次設備以及智能元件構成，用來檢測整個電力設備，并實施相關操作命令等，以保證變電站的正常運行。過程層與間隔層、站控層相比，與一次設備的接觸度最高。因此，過程層的運行狀態直接關系著整個智能變電站運行的穩定性。

2 過程層應用的基本原則

在整個智能變電站中，過程層起著至關重要的作用。因此，要想保證智能化系統運行的穩定性和安全性，就要遵循一定的原則，實現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服務在智能變電站中的主要工作職能是為一次設備和智能單元提供有效的信息傳輸服務，比如傳遞跳閘、合閘的命令和信號的傳輸服務。雖然GOOSE服務傳輸的數據信息量不大，但傳輸的數據均比較重要。同時，由于在GOOSE服務的數據信息傳輸過程中具有一定的突發性，因此，需要遵循實時性原則。只有這樣，才能將數據信息有效傳送至指定地點，實現信息共享。

2.2 智能終端設計

智能終端是智能變電站中的重要設備之一，屬于智能組件，主要通過一次設備與電纜連接，進而發揮其測量和監測性能。智能終端是針對智能變電站運行中存在的GOOSE服務而提出的，可提高智能終端安裝的合理性，保證監測和控制的質量。在設計智能終端時，要注重傳輸數據信息的實時性、具有記錄GOOSE服務命令的功能、提供具體的信息查看方法等方面，還應具備通信能力、轉換能力，從而增強相關控制命令的執行力。在安裝智能終端時，應將其安裝在較為封閉的空間內，且保證其具有較高的防護性能。

2.3 采樣值數據傳輸技術

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

3 智能變電站過程層應用技術分析

3.1 電子式互感器技術

以220 kV線路保護為例，規劃其電子式互感器的技術方案，可實現直采直跳的效果，即過程層采樣值與繼電保護相關的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，繼電保護的相關采樣值主要建立在IEC61850-9標準基礎上。此外，非繼電保護的過程層采樣值傳輸的網路和GOOSE網絡要實行獨立配置，并按照電壓等級分別組網。該方案主要采用雙重化配置保護裝置，可保證設備的安全性、穩定性；去除了交換機環節，提高了數據信息傳輸的便捷性，實現了信息的集成化和數字化。但由于該方案在執行過程中需配備較多的保護、合并單元網口，且發熱量較大，因此，需要較多的交換機和光纜，且配件較為復雜。

3.2 三網合一技術

三網合一技術是指IEEE1588對時信息、GOOSE信息與IEC61850-9-2采樣信息的共網傳輸。本文以變壓器保護為例建立三網合一系統。在該技術方案中，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通信協議，并通過各主干網交換機和間隔交換機達到信息共享的目的。三網合一技術可有效實現數據信息的共享，其網絡結構清晰、簡單，不需要較多的交換機和光纜輔助連接。同時，該技術的設計、安裝和后期維修管理環節較為簡單、方便。但由于實施該方案對技術的要求比較高，加之其可靠性還需要進一步驗證，且缺乏一定的冗余技術手段，在實施該方案時，需要重視應用先進的冗余技術，從而提高三網合一技術應用的可靠性和安全性。

4 結束語

綜上所述，智能變電站作為未來電力系統發展的主流，可有效提高配電網的安全性和穩定性。在智能變電站系統中，過程層屬于比較關鍵的環節，研究其相關應用技術是十分必要的。在實時性原則、智能終端設計原則、采樣值數據傳輸技術原則的支持下，智能變電站過程層的系統結構將得到進一步完善，從而推動智能變電站的健康、可持續發展。