智能變電站過程層應(yīng)用技術(shù)研究

李楚豫 陳添陽(yáng) 趙晨曦

摘要：智能變電站是在傳統(tǒng)的變電站基礎(chǔ)之上融入智能化技術(shù)或者設(shè)備而設(shè)計(jì)出的新興變電站，智能變電站能夠?qū)崿F(xiàn)自主完成對(duì)變電站中電量信息的搜集、電能的控制、用電保護(hù)等工作。智能變電站的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化主要是體現(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，其只要有站控層、間隔層、過程層組成，其中的過程層是在滿足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)要求的前提下堅(jiān)持可靠性、穩(wěn)定性的原則而設(shè)計(jì)出的技術(shù)，過程層技術(shù)設(shè)備的引入能夠有效的解決相關(guān)技術(shù)難題，例如設(shè)備運(yùn)行時(shí)受到的干擾、不能夠有效合理的隔離高低壓、無(wú)法進(jìn)行信息共享操作等，然而過程層技術(shù)中的設(shè)備相對(duì)比較復(fù)雜，加上技術(shù)上的復(fù)雜性使得人們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用有一定的疑義，而現(xiàn)階段的智能變電站中采用過程層技術(shù)方面還欠缺經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行方案達(dá)不成統(tǒng)一的共識(shí)，因此在智能變電站領(lǐng)域?qū)^程層技術(shù)的探討是亟待解決的。

關(guān)鍵詞：智能變電站;過程層;應(yīng)用技術(shù)

引言：

過程層技術(shù)在智能變電站中的運(yùn)用是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，需要相關(guān)工作人員對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行充分的研究之后將該技術(shù)合理有效的應(yīng)用于智能變電站中，這樣能夠有效的解決傳統(tǒng)變電站無(wú)法解決的難題，不僅有效推動(dòng)了智能變電站的廣泛應(yīng)用，還符合了國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。智能變電站與過程層技術(shù)能夠完美結(jié)合能夠促進(jìn)變電站發(fā)揮其實(shí)質(zhì)性的作用，不僅提高了變電站工作人員的工作質(zhì)量和工作效率，還提高了變電站為人們服務(wù)的質(zhì)量，提高了人們的生活水平，進(jìn)一步促進(jìn)了國(guó)家經(jīng)濟(jì)文明建設(shè)的進(jìn)程。

1智能變電站過程層的介紹

智能變電站主要通過智能化設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶端用電量，將電能按需、安全、可靠輸送給用戶端。過程層在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的最底層，它是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合，主要完成運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)、操作控制命令的執(zhí)行和實(shí)時(shí)運(yùn)行電氣量的采集工作，實(shí)現(xiàn)基本的狀態(tài)輛和模擬量的數(shù)字化輸入/輸出，比如模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換、開關(guān)量的輸入輸出等，可以說(shuō)過程層的工作直接影響變電站的信息采集和操作執(zhí)行的速度。

過程層是由一次設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電壓/電流互感器等設(shè)備）和一次設(shè)備所屬的智能組件以及獨(dú)立的智能電子裝置構(gòu)成，通過這些設(shè)備完成變電站電能分配、變換、傳輸及其測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等相關(guān)功能。同時(shí)智能變電站還將常規(guī)變電站中間隔層的部分功能移至過程層，從而減輕間隔層的功能，確保信息采集的準(zhǔn)確性以及高效性。另外，相比于一般的變電站，智能變電站的一、二次設(shè)備的使用上也發(fā)生了一些變化。首先他們?cè)谝淮卧O(shè)備上采用電子式互感器代替以往的電磁式互感器，同時(shí)用智能化開關(guān)取代了以往的開關(guān)設(shè)備多個(gè)智能電子設(shè)備使用之間通過GOOSE、采樣值傳輸機(jī)制進(jìn)行信息的傳遞。該設(shè)備的配備可以更好的監(jiān)測(cè)變電站的電力使用情況以及信息的檢測(cè)與數(shù)據(jù)的采集等。

2智能變電站過程層存在的問題

過程層在目前實(shí)際工程應(yīng)用中存在的最大問題便是它的不穩(wěn)定性，在智能電網(wǎng)的過程層中會(huì)用到許多的新設(shè)備，但是這些設(shè)備的可靠性并未得到變電站運(yùn)行實(shí)踐的證明。我們都知道在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，故障的發(fā)生與擴(kuò)散往往就在瞬間，如果相關(guān)的智能設(shè)備可靠性得不到保障，那么整個(gè)變電站設(shè)備都將會(huì)面臨較大的沖擊，甚至造成更大范圍的設(shè)備損壞和電能損失。因此，智能變電站的推廣要以智能設(shè)備運(yùn)行的可靠性作為保障，同時(shí)相關(guān)的操作單元要具備更強(qiáng)的抗干擾能力。

3.過程層的基本要求

3.1采樣值傳輸技術(shù)要求

采樣值傳輸是智能變電站中間隔層與過程層之間信息交流的重要環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)的存在將間隔層與過程層相互連接實(shí)現(xiàn)了兩者之間的相互通信，在這個(gè)過程中需要采樣值傳輸滿足一定的技術(shù)要求才能夠保證這個(gè)過程傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

對(duì)采樣值傳輸?shù)募夹g(shù)要求是如下幾點(diǎn)：（1）當(dāng)智能變電站的過程層上出現(xiàn)傳遞數(shù)據(jù)流量非常大的時(shí)候，需要對(duì)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性要求的高低進(jìn)行判斷，若對(duì)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性要求高的時(shí)候需要采取發(fā)布者/訂閱者結(jié)構(gòu)進(jìn)行采樣值傳輸通信工作;（2）在相關(guān)的規(guī)范定義當(dāng)中，智能變電站的過程層網(wǎng)絡(luò)是在采樣值傳輸通過光纖形式上實(shí)現(xiàn)接通，間隔層是利用過程層交換機(jī)的功能作用下接收采樣值的信號(hào)的，通過這樣的方式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的互相傳遞并共享的。

3.2GOOSE實(shí)時(shí)性要求

GOOSE是GenericObjectOrientedSubstationEvent的簡(jiǎn)稱，意思是面向通用對(duì)象的變電站事件，是以發(fā)布者/訂閱者機(jī)制為基礎(chǔ)，能夠通過與智能變電站系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交流的方式快速和獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并映射出這些數(shù)據(jù)信息到指定的平臺(tái)中。這個(gè)服務(wù)項(xiàng)目主要是在智能變電站中利用一次設(shè)備的作用在智能單元與間隔層保護(hù)設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳遞，也包括系統(tǒng)下發(fā)的信號(hào)或者命令。因此，在智能變電站運(yùn)行的過程當(dāng)中對(duì)于重要的信號(hào)或者命令要進(jìn)行快速反應(yīng)并實(shí)時(shí)進(jìn)行傳遞到指定的目標(biāo)設(shè)備系統(tǒng)中，在此期間就要求GOOSE具備實(shí)時(shí)性、時(shí)效性的特點(diǎn)。

3.3智能終端設(shè)計(jì)基本要求

作為智能變電站的重要設(shè)備，智能終端通過相關(guān)的線纜將自身組成部件與一次設(shè)備連接到一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站運(yùn)行過程中的設(shè)備狀態(tài)等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。智能終端的主要服務(wù)對(duì)象就是GOOSE，在對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的前提下達(dá)到命令控制的目標(biāo)。要想令智能終端合理有效的發(fā)揮其作用，就需要在進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝時(shí)考慮以下四點(diǎn)內(nèi)容：（1）要滿足相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，盡量選擇封閉的空間進(jìn)行智能終端的安裝工作，以便對(duì)其進(jìn)行必要的防護(hù)，并且防護(hù)的級(jí)別必須要盡可能高，避免任何因素對(duì)其運(yùn)行產(chǎn)生不必要的影響;（2）由于智能終端的服務(wù)對(duì)象是GOOSE，而GOOSE的主要工作內(nèi)容就是實(shí)時(shí)傳遞數(shù)據(jù)信息或者信號(hào)命令，因此智能終端也需要擁有足夠快的反應(yīng)速度以及信息數(shù)據(jù)傳遞速度，在設(shè)計(jì)時(shí)就需要對(duì)這方面的功能進(jìn)行保證，便于信息數(shù)據(jù)傳遞工作的連續(xù)性;（3）在進(jìn)行智能終端的設(shè)計(jì)工作時(shí)要注意智能終端要具備信息存儲(chǔ)記錄的功能，因?yàn)樵谥悄茏冸娬具\(yùn)行過程中，智能終端需要對(duì)其服務(wù)對(duì)象GOOSE所接收到的命令，包括發(fā)送命令的源頭、接受命令的時(shí)間、傳遞命令的動(dòng)作等，這些都需要智能終端進(jìn)行數(shù)據(jù)備案記錄下來(lái)，而且還要在智能終端上設(shè)計(jì)相關(guān)的查看這些命令的方式，以便后續(xù)工作中要對(duì)這些命令進(jìn)行查詢;（4）設(shè)計(jì)智能終端時(shí)還要對(duì)終端自身的功能進(jìn)行完善，尤其是自身的通信和轉(zhuǎn)換功能，這些功能是執(zhí)行智能變電站相關(guān)系統(tǒng)下發(fā)命令的前提條件。

結(jié)束語(yǔ)：

智能變電站過程層是智能變電站中十分重要的一環(huán)，在今后的發(fā)展中，優(yōu)化及完善過程層設(shè)備，提高其精確性、實(shí)時(shí)性及可靠性，從而高效發(fā)揮電能的利用率，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率，促進(jìn)電網(wǎng)更加穩(wěn)定可靠地發(fā)展。

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