智能變電站規范標準化設計探究

張珂

摘要：隨著科技的不斷發展、成熟，當前電力行業當中，智能變電站已經成為發展的必然趨勢。隨著智能電網進入全面建設階段，以往傳統的設計及管理模式已經不能滿足智能化變電站建設的需要。文章從智能化變電站建設管理中存在的問題出發，分析了智能變電站規范標準化設計的問題。

關鍵詞：智能變電站；標準化設計；智能電網；變電站建設管理；電力設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM64 文章編號：1009-2374（2016）24-0006-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.003

1 概述

智能變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、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、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。在智能電網建設的整體框架中，智能變電站既是核心工作之一，也是提升整個電網智能化水平的關鍵。智能變電站的建設為設備的高效運行和維護提供現代化平臺，為電網智能化建設奠定基礎。與常規綜合自動化變電站相比，智能變電站主要是對監控系統軟硬件、監控網絡和軟件功能的一次變革，主要體現在監控保護信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化、應用功能互動化。

1.1 全站信息數字化

一次設備智能化，在電流互感器、電壓互感器附近就地安裝合并單元，在開關附近就地安裝智能終端，將一次系統的模擬量和開關量就地轉化為數字量，采用光纜與二次設備連接。

1.2 通信平臺網絡化

采用開放式分層分布式網絡結構，邏輯上由站控層網絡、間隔層網絡、過程層網絡組成，均采用100Mbps單星形工業以太網絡。站控層網絡為間隔層設備和站控層設備之間的網絡，實現站控層內部以及站控層與間隔層之間的數據傳輸，傳輸MMS報文和GOOSE報文。

間隔層網絡用于間隔層設備之間的通信，與站控層網絡相連，傳輸MMS報文和GOOSE報文。

過程層網絡為間隔層設備和過程層設備之間的網絡，實現間隔層設備與過程層設備之間的數據傳輸，傳輸GOOSE報文和SV報文。

1.3 信息共享標準化

采用一體化監控系統，實現站內信息、模型、設備參數的標準化和全景信息的共享。

采用開放式分層分布式網絡結構，邏輯上由站控層、間隔層、過程層以及網絡設備構成。站內監控保護統一建模，統一組網，信息共享，通信規約統一采用DL/T860通信標準，實現站控層、間隔層二次設備互操作。

變電站內信息具有共享性和唯一性，變電站自動化系統監控主機與遠動數據傳輸設備信息資源共享。監控系統完成對全站設備的監控。

1.4 應用功能互動化

一體化監控系統統一建模，統一組網，信息共享，實現站控層、間隔層二次設備互操作，具備一體化五防、程序化控制、保護設備管理、經濟運行與優化控制、智能告警、遠程瀏覽告警直傳、操作可視化、源端維護、事故追憶與全景事故反演、故障信息綜合分析等高級應用功能。國家電網公司于2009年提出“建設堅強統一智能電網”的發展戰略，逐步構建變電站一體化業務平臺，實現與調度、檢修、營銷系統的協調互動。智能化變電站是實現這一發展戰略的基礎。國家電網公司自2009年7月國家電網公司第一批7座智能變電站試點工程開始建設，電壓等級涉及750～110kV。2011年起，全面推廣建設智能變電站，國網公司新建110kV及以上變電站均按智能變電站建設。隨著技術的日趨成熟和國家的大力支持，智能電網已成為發展的必然趨勢，智能變電站的數量隨之與日俱增。截至2014年底，全國已有超過1500座智能變電站投入運行。根據規范智能變電站二次系統信息模型標準化管理的要求，結合目前工程中遇到的問題，智能變電站工程中切實需要規范電氣二次專業相關圖紙，并采用設計配置一體化專用工具，實現智能變電站二次虛擬回路和光纖回路設計。

2 術語和定義

2.1 ICD模型文件IED Capability Description

智能電子設備能力描述文件。

2.2 SCD模型文件Substation Configuration Description

全站系統配置文件。包含一次系統配置（系統規范描述SSD）、二次系統配置（實例化配置描述CID）。

3 智能變電站設計存在的問題

智能電網進入全面建設階段，傳統的常規設計和管理模式已難以適應智能變電站的設計要求。

3.1 設計院傳統設計流程

傳統設計流程需要甲方確認變電站一次規模，設備廠家工程技術人員提供裝置模版配置文件給設計單位設計人員，設計人員繪制全站施工圖并且完成虛端子的連接，出具虛端子聯系表，并將虛端子聯系表提供給設備廠家工程技術人員，由設備廠家工程技術人員利用裝置組態工具完成SCD和ICD文件的配置，并下放到裝置中。

3.2 目前智能變電站在建設和運維過程中存在的問題

（1）智能變電站二次資源種類多、數量大，缺乏統一管理手段，管理難度大；（2）大量傳統的二次電纜回路被光纖形式的“虛回路”所代替，常規設計模式難以完成二次虛擬回路設計和SCD配置的工作；（3）二次設計與工程配置未實現有機結合，導致工作重復、信息更新不同步，影響工程進度；（4）二次圖紙設計缺乏標準化設計規范，無專用定制化工具，設計模式尚未統一；（5）智能變電站不同周期階段資料移交不充分，而且資料信息檢索困難；（6）智能變電站存在擴建及改造需求，常規設計模式很難界定更改范圍，很難滿足運行維護要求；（7）新一代智能變電站要求分專業設計向整體集成設計轉變，設計配置管控難度進一步加大。

4 智能變電站二次系統信息模型標準化設計管理流程

針對上述問題，設計單位應依據規范智能變電站二次系統信息模型標準化管理的相關要求，結合智能變電站建設管理特點，制定智能變電站二次系統信息模型標準化設計管理流程。

4.1 施工圖設計階段

（1）設備供應商向設計單位提供工程供貨設備版本清單（包括設備型號、程序版本號和校驗碼等）；（2）設計單位匯總各設備廠家工程供貨設備版本清單，從模型標準庫提取對應的ICD模型文件，開展工程設計，生成工程SCD模型文件，同時導出ICD模型文件版本清單；（3）SCD模型文件以及ICD模型文件版本清單納入施工圖設計文件，由設計單位按進度要求交付建設管理單位；（4）建設管理單位組織設計、調試、運檢等單位開展施工圖會審，審核SCD文件虛回路、虛端子配置方案等。

4.2 系統集成聯調階段

（1）開展集成聯調前，設計單位將SCD模型文件以及ICD模型文件版本清單交付系統集成調試單位；（2）聯調過程中，如SCD模型文件發生變更，系統集成調試單位配合修改SCD模型文件，修改后的SCD模型文件須經設計單位確認；（3）系統集成聯調結束，經驗收，設計單位將修改后的SCD模型文件交付給建設管理單位。

4.3 現場調試階段

（1）建設管理單位將SCD模型文件及ICD模型文件版本清單轉交調試單位進行一致性驗證；（2）調試單位在調試過程中發現配置文件不正確時，應向設計單位提交變更申請；（3）SCD模型文件變更時，須由設計單位負責確認，調試單位負責驗證，系統集成商根據現場調試要求協助進行裝置、系統的配置調整及下裝；（4）調試單位應對變更后的SCD模型文件重新進行語法規則及配置完整性校驗，并生成變更記錄，實施過程版本管控，確保裝置實際配置與SCD模型文件的一致性；（5）完成全部調試項目后，調試單位對工程SCD模型文件進行全面校驗，包括語法規則正確性、工程配置完整性、與模型標準庫ICD模型文件版本一致性、與裝置運行模型一致性等，生成SCD模型文件校驗報告，提交建設管理單位；（6）設計單位將SCD模型文件及ICD模型文件版本清單最終版本提交建設管理單位。

4.4 智能變電站二次系統信息模型標準化設計管理流程

智能變電站二次系統信息模型標準化設計管理流程如圖1所示：

圖1

5 設計配置一體化工具的應用

設計配置一體化工具以SCD文件的可視化編輯和校驗以及SCD/ICD/CID文件的管理和維護為核心，提供了可視化的設計、配置平臺，實現了設計配置的一體化、虛擬回路的可視化、管控校驗的自動化，不僅規范了智能變電站的二次設計，還大幅度提高了設計效率和質量，并為運行維護創造了便利條件。

5.1 設計配置一體化工具操作流程

設計配置一體化工具操作流程如圖2所示：

5.2 設計配置一體化工具優勢

（1）采用圖模一體化技術，實現設計和配置有效集成，規范二次設計，減少配置錯誤；（2）支持裝置ICD文件形式輸入，也支持虛端子Excel表文件格式輸入，提升設計院二次作業效率，降低設計人員工作壓力；（3）既滿足單機離線操作，也支持多人在線平臺化作業，實現數據庫共享；（4）經配置，軟件可自動化輸出各類圖紙、虛端子聯系圖表、光纜清冊及SCD等文件，有利于規范圖紙和文件；（5）自動生成SV及GOOSE信息流向圖，信息流向明確，便于設計審核。

6 二次設計圖紙的規范

由于智能化變電站中大量傳統的二次電纜回路被光纖形式的“虛回路”所代替，傳統的二次圖紙已經不能充分反映一次設備、保護、測控裝置間的聯系和邏輯。因此，在智能變電站工程中，應對二次圖紙進行相關的調整和規范，補充二次設備配置圖、過程層采樣值、過程層GOOSE信息邏輯圖、光纜聯系圖、交換機配置圖、虛端子配置表等相關圖紙，并規范圖紙格式，使二次圖紙能夠更清晰地反映出二次設備間的邏輯關系，以滿足施工、調試、驗收、運行的要求以及日后擴建、改造的需求。

7 結語

通過智能變電站規范標準化設計，制定智能變電站二次系統信息模型標準化設計管理流程、應用專業的設計配置一體化工具和規范二次設計圖紙，能夠使整個變電站的二次設計更加全面、細致，對施工調試起到更好的指導作用，為項目的全壽命周期維護提供便利，更好地滿足行業用戶的需求。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）