智能變電站自動化系統網絡結構優化研究

汪眸

國網北京市電力公司檢修分公司 北京 100069

1 智能變電站網絡結構概述

我們國家的智能變電站自動系統的結構主要可以分成星形結構與環形結構。在這之中，星形結構是一類簡便化的問題，該系統之中線路的布置相對便利，可以實施進一步的拓展，整個系統相對便利，便于后期實施維修，假使該系統之中所發生交換機方面的問題，其它設備并不會受到任何的影響，且該系統的數據傳輸相對較快。但星形結構的智能變電站自動化系統存在著一些問題，交換機是必要承擔較大的負擔，交換機的數量相對較多，必須要投入諸多的經濟成本。

為促使變電站系統實施進一步的優化升級，在針對網絡拓撲結構實施升級的時候，可以全面化運用星形結構與環形結構，另外考慮到網絡系統建設所投入的經濟成本，在具體運用的階段之中，可選擇運用環形結構來構建核心網，運用星形結構來構建接入網，進而將復合型網絡結構構建出來。

2 智能變電站自動化系統中的關鍵技術

智能變電站自動化系統的優化與實現需要的關鍵技術有以下幾種：面向間隔的縱向集成裝置實現技術，縱向集成裝置將智能終端、保護、測控等功能模塊進行了集成，集成化程度的提高將對智能變電站自動化所使用的硬件設備提出更高的要求。控制硬件不僅要求具有更高性能的處理器且要求各功能模塊之間的交換接口更高效，在接口方案中可以選擇同步傳輸技術或是串行傳輸技術或是基于以太網的交換式傳輸技術等。選用何種技術應當結合相應的需求進行針對性的選取。針對220kV及以上智能變電站自動化集成，應當從優化智能變電站自動化信息流路徑、提高硬件設備的響應速度與可靠性等方面入手用以構建高性能的智能變電站自動化控制系統。而對于110kV及以下智能變電站自動化系統的構建上應當做好智能變電站數據采集、控制、在線監測與控制保護等功能的集成，通過高精度的測算與整合用以對智能變電站進行高精度的測控與監測。

智能變電站最大的優勢是無人值守，通過遠端實現智能變電站的在線監測與自動調度。新時期在智能變電站自動化構建上需要加強智能變電站遠方全景觀測技術的研發與應用提高智能變電站的監視水平用以保障智能變電站的安全、高效的運行。在智能變電站自動化系統的構建上，電網分布式應用有助于解決信息分布所帶來的調度集中應用性能不足和可用性的難題，優化電網布局與控制性能。電網分布式應用相比于傳統的集中式應用在系統構成上更趨復雜，通過統一設計用以增強智能變電站的數據冗余性和快速處理能力，實現智能變電站自動化系統中主、從站應用之間的相互互補，提高智能變電站自動化的性能[1]。

3 智能變電站自動化系統網絡結構優化

3.1 系統整體構架

某220kV變電站，自動化系統采用“三層兩網”結構，“三層”為站控層設備、間隔層設備和過程層設備，“兩網”為站控層網絡（邏輯上分為站控層網絡和間隔層網絡）和過程層網絡。自動化系統整體架構如圖1所示。

站控層網絡按其信息流的時效性，可分為實時信息流和非實時信息流，為了保證兩種信息流的有效隔離，需要增加防火墻將站控層網絡分為站控層I區和II區，考慮到220kV變電站的在電網中重要地位，站控層I/Ⅱ區網絡結構采用雙星型以太網冗余結構，在A網絡故障時，B網可保證站控層網絡實現站控層設備與間隔層設備、站控層設備之間及站控層設備和調度自動化系統主站的通信[2]。

圖1 自動化系統框架示意圖

3.2 系統特點

采用“三層兩網”網絡結構，監控主機與數據服務器集成，圖形網關機與數據通信網關機集成，微機五防主機由監控主機來實現，Ⅱ區通信網關機集成電能量采集裝置功能，綜合應用服務器集成Ⅲ/Ⅳ區通信網關機，配置一套公用測控，公用測控裝置采集1站控層及110kV過程層A/B網層GOOSE、SV網絡報文，220kV線路間隔GOOSE、SV網絡報文由多功能測控裝置直接采集。這樣簡化了站控層監控配置，減少了屏柜數量，節約主控室的面積。

在過程層網絡配置方面，220kV線路、母聯及主變220kV側：配置雙套智能終端合并單元集成裝置；220kV、110kV母線：配置雙套合并單元；主變110kV及10kV側：配置雙套智能終端合并單元集成裝置；110kV線路及分段：配置單套智能終端合并單元集成裝置；主變本體配置單套本體智能終端，本體智能終端含非電量保護功能；過程層設備和狀態監測IED共柜布置，下放安裝于就地智能控制柜內；計量模塊取消電能表，計量功能由測控裝置實現[3]。

總之，智能變電站自動化系統是智能電網的技術核心，隨著社會電力需求的不斷提高，傳統智能電網中的相關技術已經無法滿足人們的要求。為此，則需要對智能變電站自動化系統中的相關技術加以創新，推出更加可靠、安全的設計方案，通過面向間隔的縱向集成裝置實現技術、主子站間的遠程信息交互技術和智能變電站自動化系統的全境觀測技術的使用，為智能變電站自動化系統的設計提供參考，促進我國智能電網技術的進一步推廣。