110kV智能變電站綜合自動化系統設計

李巧雙++唐云輝

摘 要 伴隨科學技術飛速發展，微芯片處理、人工智能、云計算、大數據挖掘等新興技術不斷應用，變電站綜合自動化系統迎來了巨大的發展，從集中式RTU、分布式監控系統、網絡傳輸化監控系統、數字化變電站一直發展到當今主流的智能化變電站，其自動化、信息化程度越來越高，本文將重點論述110kV智能變電站綜合自動化系統設計。

【關鍵詞】智能變電站 自動化系統 設計

1 智能變電站綜合自動化概述

智能變電站綜合自動化系統采用先進、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，通過系統集成優化，實現運行監視、操作控制、信息綜合分析與智能告警、運行管理和輔助應用等功能。

2 智能變電站綜合自動化系統組成構架

智能變電站綜合自動化系統組成構架主要分為三部分：站控層、間隔層和過程層設備。三者功能獨立，卻又相互聯系。站控層設備通過一體化監控系統橫向聯通變電站內各個二次設備，并直接采集和控制間隔層設備，同時間隔層設備通過標準化接口與過程層設備進行互聯互通，進行數據交互，接收過程層設備信息并執行各種指令；一體化監控系統又縱向貫通各級調度中心、生產管理系統等主站，將相關信息實時傳送遠方。

3 站控層設備

站控層核心設備主要由一體化監控系統構成，它包括Ⅰ區數據通信網關機（yd1/yd2）、Ⅱ區數據通信網關機（yd3）、Ⅲ/Ⅳ區數據通信網關機（yd4）及綜合應用服務器（zh1）、監控主機（main1/main2）、操作員站（op1/op2）等。

3.1 Ⅰ區數據通信網關機

俗稱遠動機（yd1/yd2），主要功能是直接采集變電站站內遙信和遙測信息，通過IEC101/IEC104等規約完成與調度通訊及相關信號轉發；同時調度能夠調閱本地圖形圖像，實現告警直傳和數據優化等高級功能。

3.2 Ⅱ區數據通信網關機

保信子站和一體化電源系統接入Ⅱ區數據通信網關機，再經過電力數據專網，通過IEC101/IEC104等規約上送至調度中心，同時各級調度中心實現對變電站Ⅱ區數據遠方查詢；Ⅰ區與Ⅱ區設備之間架設防火墻，以防止數據交叉。

3.3 Ⅲ/Ⅳ區數據通信網關機

智能輔助系統、避雷器/油色譜在線監測、運行管理系統接入Ⅲ/Ⅳ區數據通信網關機；再與生產管理系統互聯，完成各種信息傳輸。

3.4 綜合應用服務器

實現與狀態監測、計量、電源、消防、安防和環境監測等設備的信息通信，通過綜合分析和統一展示，實現一次設備在線監測和輔助設備的運行監視、控制與管理。

3.5 一體化監控系統主機

英文名稱是main1/main2。完成對全站測控遙信、遙測和遙脈采集處理，并以圖形化界面的形式進行展示，要求具有順序控制、事件順利記錄、時鐘同步、報警及處理和站控層五防閉鎖等功能。

3.6 操作員工作站

英文名稱是op1/op2。操作員工作站主要是面向運行人員開發的交互系統，通過圖形化界面，實現對全站一、二次設備狀態實時監控和操作控制，同時具有歷史數據查詢、報表顯示、召喚/修改定值等功能。

4 間隔層設備

4.1 變壓器保護

（1）變壓器保護跳母聯、分段斷路器及閉鎖備自投等功能采用GOOSE組網方式；保護跳各側斷路器采用點對點直跳方式，同時保護SV采樣也用直采方式；

（2）110kV主變電量保護采用雙套設計理念，A/B套獨立運行模式，按照主備和后備保護一體化配置要求來實施。

4.2 母線保護

（1）110kV電壓等級母線保護只需要配置單套保護；

（2）母線保護應該分別采集單條支路SV，按照GOOSE直跳，SV直接采樣的模式進行設計。

4.3 線路保護

110kV線路按單套配置保護的原則進行設計，同時遵循“SV直接采樣，GOOSE直接跳斷路器”進行組網，和進行scd文件集成。

4.4 母聯/分段保護

110kV母聯/分段保護啟動母差失靈采用GOOSE網絡傳輸；母聯/分段保護跳母聯/分段斷路器采用點對點直接跳閘方式。

4.5 10kV和35kV低壓間隔保護

（1）采用保護測控一體化設備，滿足國網運行規范，具備典型的四遙功能，按間隔單套配置保護；

（2）跨多個間隔的GOOSE或者SV信息交換采用過程層網絡傳輸。

4.6 故障錄波及網絡報文記錄分析裝置

（1）開關量通過過程層GOOSE網絡傳輸時采用DL/T860.81協議，遙測通過SV網絡傳輸時采用DL/T860.92協議；

（2）故障錄波和網絡報文記錄分析裝置對應SV網絡、GOOSE網絡、MMS網絡的通訊接口，應采用相互獨立的數據接口控制器。

5 過程層設備

5.1 合并單元

對互感器傳輸過來的遙測量進行處理，并將處理后的數字信號按照特定格式轉發給間隔層設備。

（1）配置合并單元需要采用雙AD，通訊接口既要支持DL/T860.92規約，又要支持IEC61850 9-2規約；

（2）具備多個光纖以太網口，采用ST/LC光纖接口，整站采樣速率應滿足各種二次設備的要求；

（3）具有合理的時間同步機制以及前端采樣和采樣傳輸時延補償機制，各類電子式互感器信號或常規互感器信號在經合并單元輸出后的相差應保持一致，合并單元之間的同步性能應滿足保護要求；

5.2 智能終端

一種戶外二次設備，與一次設備采用電纜連接，與保護、測控等二次設備采用光纖連接，實現對一次設備的測量和控制。

（1）智能終端包含完整的斷路器信息交互功能，比如裝置閉鎖、控制回路斷線、顯示開關合位/分位等；

（2）智能終端不設計防跳功能，防跳功能由斷路器本體實現；

（3）智能終端一般放置在智能組件柜中，需要加裝有溫濕度控制器，保持柜內的恒溫恒濕。

6 結束語

本文對110kV智能變電站綜合自動化系統設計進行深入研究，對各子系統分別展開論述，深入淺出，對關鍵技術進行重點闡述，同時在實際設計過程中也要充分考慮用戶差異化的需求、工程預算、環境氣候和一次設備電氣特性等因素，在充分做好調研的前提下，通過對站控層、間隔層和過程層的設計思路融會貫通，最終完成系統設計。

參考文獻

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[3]劉麗.智能變電站綜合自動化系統設備和技術的研究[J].中國科技博覽，2013（36）.

作者單位

國電南瑞科技股份有限公司 江蘇省南京市 210000