智能變電站二次設備集成方案分析

張宏波　袁基淞

摘要：依照國家電網(wǎng)各項重要規(guī)劃內容，高電壓等級和變電站項目都可以按照智能化變電站來實施，已經(jīng)運行的智能化變電站主要就是二次設備設置和選型不同。文章對智能變電站二次設備集成方案進行了分析。

關鍵詞：智能變電站；二次設備；集成方案；電網(wǎng)建設；合并單元；智能終端 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM762 文章編號：1009-2374（2016）02-0143-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.070

智能變電站是智能電網(wǎng)建筑的重要環(huán)節(jié)，按照國家對電網(wǎng)公司的編制等一系列智能變電站的技術規(guī)定，可以對變電站合并單元和智能終端、保護裝置和測試控制等方面進行分析，對二次方進行整合；也可以優(yōu)先采用故障錄波方式進行研究，解決動態(tài)和報文工作；還可以通過一定整合對智能變電站進行分析，控制好測控裝置，配合二次系統(tǒng)相關設備，對變電站進行一定維護和管理。

1 二次設備集成工程概況

國家電網(wǎng)公司海北500kV智能化變電站遠期10回歸線，安裝2組主變壓器，每組主要變壓器壓側各裝設有2組低壓電抗器，500kV設2個繼電器小室。按照遠期分段可以分為兩側設置，主變可以設置一個小的電器小室，主要控制設置通信室，分為計算機室和控制室兩種。二次設備配置主要是變電站全站的三層結構網(wǎng)絡站控制，網(wǎng)絡層面主要可以采用100M以太網(wǎng)進行控制，然后采用統(tǒng)一標準進行通信規(guī)定。每一個系統(tǒng)之間都要實現(xiàn)非常完全的操作，保護好這種方式，計量上要采用網(wǎng)絡方式進行計算，二次設備主要是互感器和合并單元布置保護方式，還要利用智能化終端設置方式，測控裝置獨立進行配置，配置斷路器可以設計氣體密度，使用避雷器和對主變壓器色譜進行檢測裝置。

2 互感器選擇方式

隨著光纖技術和光電子學原理的研究和發(fā)展，各種光學原理和電子互感器快速發(fā)展，和常規(guī)的電磁式互感器相互比較，可以對電子互感器進行詮釋，對體積非常小的絕緣體結構進行簡單的設置，和企業(yè)設置要進行相互結合。電子數(shù)字量要進行二次網(wǎng)絡化輸出，如果沒有二次輸出會導致危險，不能切斷高壓和測量一定范圍，要對常規(guī)電流和電壓進行相互比較，對實際運行的電子式要進行相互的需要完善，合理解決好問題，如果出現(xiàn)問題會直接影響到變電站的可靠性運行。經(jīng)過對運行智能變電站分析，可以很好地對互感器進行分析，電子采集器故障要對電子故障進行類型的比例調整，還要對電子互感器進行分析，同時還要對電子互感器存在問題進行振動分析，電磁兼容問題要進行精度分析，對無源的電子式互感器要能夠進行相互作用分析，對噪聲和問題要進行可靠性分析。

3 對時方式研究

第一，國外進口裝置常常會使用專為時鐘傳輸制定的時鐘碼，每秒輸出秒、分和小時的順序排列時間信息可以進行一定排列工作，LRLG-B信號非常重要的有四種：直流偏置電平、正弦調制信號、電平方式和RS232電平方式。每一個碼是10ms，一般主要是用于進口保護和故障錄波器，還會應用于很多公司，CE公司保護、ABB公司保護、惠安公司自動化裝置和故障錄波器和西門子設備應用。IRLGL-B方式對時的優(yōu)點就是不需要交換機，沒有任何網(wǎng)絡延時，任意的線纜斷線故障只要影響到設備，都具有非常高的安全性和可靠性，都能達到一定精度，同時誤差也會很小，但是這種技術也存在缺點，就是實現(xiàn)需要依靠單獨接線，需要很多光纖和電纜進行系統(tǒng)應用，目前對國產產品的保護和故障錄波器及二次設備主要都是使用IRLG-B對時信號。

第二，IEEEI1588的技術基礎來源是AGILENT公司，主要定義就是一種網(wǎng)絡化測量和控制系統(tǒng)，是一種精度非常高的系統(tǒng)技術，通常稱為精密實踐協(xié)議，能夠達到和亞微米秒級的同步精度數(shù)據(jù)，協(xié)議定義的各類同步報文都是基于對用戶對數(shù)據(jù)分析，尤其是適合于太網(wǎng)上實現(xiàn)，在實際工程中使用這種系統(tǒng)方案可以存在很多優(yōu)缺點。IEEEI1588可以很好地消除分布式的網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)，各個測控設備的時鐘誤差數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡的傳輸會延遲，但是按照相關規(guī)范去策劃和設計網(wǎng)絡測控系統(tǒng)，就可以同步對時鐘精度進行控制，從而有效解決分布網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)；還可以依據(jù)分布網(wǎng)絡化系統(tǒng)都是需求制定精確時鐘協(xié)議，利用這項技術設計集成分布，增加網(wǎng)絡符合問題，實現(xiàn)整個系統(tǒng)高精度。同時利用這種開放和通用的精確同步技術，制造非常完善的設備，對不同智能電子設備實現(xiàn)時鐘同步，最終實現(xiàn)網(wǎng)絡總線數(shù)據(jù)傳輸能力和實現(xiàn)系統(tǒng)功能性提高。

IEEEI1588系統(tǒng)主要對時方式選擇的是使用非常精確的分布式網(wǎng)絡方案，但是這種系統(tǒng)同步技術在現(xiàn)階段還處于初級階段，主要存在設備廠家對系統(tǒng)不理解，會造成很多調試階段性問題，需要做大量工作，還有就是同步與技術穩(wěn)定性問題，需要進行長期運行測試。

4 對二次設備的網(wǎng)絡架構

變電站主要的自動化系統(tǒng)采用的是開放式分層布局結構，邏輯上是使用站內控制，間隔層和過程層要進行網(wǎng)絡設備配置。網(wǎng)絡配置主要方案有三層結構，也就是三層結構和一個網(wǎng)絡方式，將MMS網(wǎng)絡、COOSE網(wǎng)絡、SV網(wǎng)三個網(wǎng)絡相互結合在一起，使得整個電站的設備和網(wǎng)絡進行一定連接，任意智能設備之間都可以使用非常特別站進行一定控制。另一個設計就是三層兩網(wǎng)的結構，可以將全部電站網(wǎng)絡分為站內控制層網(wǎng)絡和過程層兩個部分，結構可以降低網(wǎng)絡設備要求和提高對網(wǎng)絡運行和維護工作，根據(jù)網(wǎng)絡設備性能和運行維護要求可以將之前三網(wǎng)進行不同程度的組合，滿足不同網(wǎng)絡需要。對網(wǎng)絡結構的選擇主要就是使用三層一網(wǎng)結構和三層兩網(wǎng)結構方式，將設備進行很好地優(yōu)化和功能性整合，運行維護上發(fā)揮各自的網(wǎng)絡優(yōu)點。通過以前方式設計對三層一網(wǎng)結構可以最大限度地滿足實現(xiàn)全球數(shù)據(jù)共享，并且變電站建設可以建設很多設備投入工作，但是整體信息交互比較困難，可以很好地降低對自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡穩(wěn)定性問題，還可以對網(wǎng)絡安全性和可靠性進行實際運行統(tǒng)計，按照步驟進行分析和研究工作。三層兩網(wǎng)結構和網(wǎng)絡結構非常清晰，按照電壓器等級可以劃分為幾個網(wǎng)段，最大限度地提高對自動化系統(tǒng)的安全性和可靠性分析研究工作。

5 變電站挑戰(zhàn)方式分析

要能很好地保護好對直采直跳，采樣值采用網(wǎng)絡方式進行一定傳輸，還要保護好對網(wǎng)絡分組建立，保護好裝置的SV采樣和跳閘過程交換機，通過對各種網(wǎng)絡技術手段保護工作，合理地簡化網(wǎng)絡配置和光纜的連接方式，可以很好地減少保護裝置問題，合并單元，通過智能終端等各種設備進行光口處理，保護網(wǎng)絡采用網(wǎng)跳。

對跳閘方式的選擇，要合理保護好直采直跳方案的優(yōu)點，同時保護好采樣和跳閘要不依賴于交換機，但是也存在一定缺點，就是保護采樣值和跳閘是不能進行共享的，保護好裝置合并單元和智能終端等裝置需要具備多個光纖網(wǎng)絡結接口，對功耗和體積增大都有一定影響，這種方案可以很好地保護采樣以及跳閘可靠性和實時性問題。保護好網(wǎng)采樣和網(wǎng)跳閘方案的優(yōu)點主要就是對網(wǎng)絡結構簡單處理，對SV、coose、同步信息共網(wǎng)和運行簡單維護，存在的缺點就是對交換機、合并單元、智能單元和測保等裝置數(shù)據(jù)的處理能力要求非常高，對網(wǎng)絡結構和交換機配置方式的要求也非常高，尤其是對故障錄波器等設備的處理都需要多個百兆流量處理能力，還需要網(wǎng)絡相關的技術和設備進行一定支持工作。

6 做好在線監(jiān)測工作

在線監(jiān)測主要是為了實現(xiàn)智能設備狀態(tài)檢修基礎問題，為了更好地提高連續(xù)的檢測數(shù)據(jù)分析，有效的在線監(jiān)測系統(tǒng)可以隨時掌握設備技術和現(xiàn)狀問題，避免對突發(fā)性事故和控制漸發(fā)性事故問題，目的就是提高電壓電氣設備的利用率，有助于進行一定周期性和預防性維修，改善資產管理和設備壽命，加強故障原因分析。在線監(jiān)測是智能變電站不可缺少的一項實際應用技術，但實際效果中卻一直都沒有達到預期。從各項的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，主要原因就是設備可靠性還比較低，檢測數(shù)據(jù)誤差比較大，診斷結果精確度比較低，在經(jīng)濟上也存在很多問題，狀態(tài)檢測系統(tǒng)對一次設備運行安全性影響也是不能忽視的問題。

7 結語

綜上所述，目前智能變電站的建設應該從設備安全性和可靠性進行指標衡量，同時還要兼顧設備的先進性和經(jīng)濟性。可以采用三層兩網(wǎng)絡結構方式，合理控制網(wǎng)絡，所有的保護設備都要采用直接采樣和直跳方式，測控、錄波和計量采用網(wǎng)絡方式。可以采用常規(guī)使用的互感器和合并單元方式，合并單元布置在用戶內部進行保護工作，對電流和電壓模擬要通過電纜接入方式，合并單元轉換數(shù)字測控和光纖介入保護等二次設備方式，對智能終端也可以獨立進行配置工作，布置在戶外智能控制柜。合理保護和測控二次設備接入戶，智能終端通過電纜接線完成一次設備控制和操作，另外就是采用測控裝置獨立配置方式，布置在用戶內測控柜，要采用光纖方式進行接入。采用IRIG-B碼對時接入方式，對戶外智能終端主要就是采用光纖碼接入方式，另外就是要采用非常獨立的配置在線檢測系統(tǒng)上，對后臺主機和監(jiān)控系統(tǒng)要實現(xiàn)通信并完成各種信息交換工作，最主要的就是設備好斷路器SF，氣體密度檢測和變壓器油色譜要實現(xiàn)監(jiān)測和避雷器電流檢測工作。

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作者簡介：張宏波（1979-），男，國網(wǎng)內蒙古東部電力有限公司興安供電公司工程師，研究方向：電力系統(tǒng)；袁基淞（1989-），男，國網(wǎng)內蒙古東部電力有限公司興安供電公司助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)。

（責任編輯：蔣建華）