智能變電站二次設備集成整合研究

徐 秦，鄭小軍

積成軟件有限公司，江蘇 南京 210000

0 引言

應用分層分布式結構維持變電站二次設備的配置管理，可以建構具有間隔處理和獨立功能監管的應用模式，提升處理的可靠性，并且還能維持良好的配置模式，有效實現信息共享、接線處理的應用目標。

1 智能變電站二次設備的構成

1.1 合并單元

在智能變電站中，合并單元可以對遠端模塊獲取的三相電氣流予以處理，打造合并和同步處理工序，并且能對數字信號予以整合處理，依據特定格式類型完成間隔級設備應用裝置控制，滿足數據信息整合以及分配的應用需求。合并單元能利用采集器建立模擬量向數字量的轉化過程，用時互感器輸出二次信號，在采集器調理后利用光纖輸送到對應的合并單元。

1.2 智能終端

智能終端利用電纜和一次設備形成連接模式，并且采取光纖連接方式與保護性二次設備、測控性二次設備予以連接，從而建構完整的對一次設備予以測量的過程，維持控制效能。

（1）輸入端。利用強電方式采集開關量，并且能接收2～4 mA的電流量以及0～5 V的電壓量，采取的是GOOSE網絡接口。

（2）輸出端。利用開關量輸出，采取獨立MMS接口，能及時完成狀態監測信息的上傳，并且依據工程實際需求靈活配置輸出量點數。

2 智能變電站二次設備集成整合方案

2.1 過程層

對于智能變電站而言，過程層的應用控制工作非常關鍵，設備需要滿足IEC 61850標準。因為要利用數字化傳輸方式完成一次設備數據測量和開關狀態信息的管控，所以合并單元和智能終端成為一次設備數字化接口的關鍵性元件，能有效地對電壓數據、電流數據、設備通信開關等予以實時性管控。從間隔層設備的應用規范出發，就是將合并單元設定為數據輸入工具，將智能終端設定為輸出設備。同時，在網絡采樣和網絡跳閘工序中，采取的是網采網跳的方式，利用過程層的采樣水和GOOSE跳閘網，建立共網應用機制，若是采取IEEE 1580協議完成共網模式處理，就會形成三合一網絡體系，配合合并單元和終端系統，有效替代交換機，將通信鏈路轉變為光纖連接，維持設備集成整合的實效性[1]。

（1）在合并單元以及智能終端應用數量不斷增多的時代背景下，設備整體穩定性也在不斷優化。為了維持智能變電站常規化管理水平，需從同一間隔分析工序入手，保證合并單元和智能終端能針對同一個設備建立集成化較好的數據服務應用體系，從而不僅能減少整個系統中設備的實際數量，還能減少屏柜的數目，縮減相關設備的占地空間，為設備成本以及全智能變電站項目投資的優化管理提供支持。

（2）在集成體系中，較為常見的方式分為以下兩種：第一，將合并單元和智能終端以簡單的方式連接（見圖1），將其安裝在用一個機箱設備上，這種處理機制能盡可能減少設備改動，并且可以有效節省屏柜占地空間，僅采用電源板維持設備。圖1中，TX表示傳送，RX表示接收。

圖1 過程層合并單元智能終端集成方案

第二，實現合并單元和智能終端的功能深度融合，將新的集成裝置安裝在固定的設計和開發模式中，在匹配共性功能的過程中即可實現人機接口、網絡通信口等方面的集成處理。最關鍵的是，在集成整合控制體系中，對時功能、遙信功能等都能建立完整的整合處理。其中，合并單元承擔的是電功能并列和切換功能改進任務，匹配合并單元模塊和智能終端模塊CPU就能實現資源的統籌處理，維持內部資源共享的規范性。

無論是哪種處理方式，都是將SV和GOOSE共網作為實時性應用模式，并且能保證網口傳輸中“直采直跳”模式維持光口數量滿足要求，且能節省1/2的資源，從而降低項目的投入成本和設計難度，為經濟效益的提升奠定堅實基礎。

2.2 間隔層

智能變電站二次設備間隔層的基本組成部分是保護裝置和測控裝置，還涉及相量測量單元以及電能質量監測設備等。因為間隔層設備的應用頻率較高，所以需對其進行設備集成，相對應的處理方案如下。

（1）集中式保護裝置集成方案。依據IEC 61850標準能建立有效的技術應用平臺，有助于提升網絡采樣技術的控制效果，為全站信息共享以及母線保護處理提供保障。

第一，應用集中式保護裝置，主要是利用網絡采樣方式能維持信息的共享管理，配合網絡跳閘就能實現多間隔保護處理。例如，在35 kV變電站設計方案中，集中式保護裝置主要是借助線路保護插件、主變保護插件等建立應用模式，不僅能維持工程應用的需求，還能維護實時性驗證處理的標準[2]。

第二，因為網絡采樣以及網絡跳閘本身就存在延時不確定性，所以應用集中式保護裝置能為“直采直跳”提供良好的環境。例如，在220 kV變電站中，其最大的差異就是將網絡采樣的交換機替代傳統的采樣傳輸光纖，維持應用效果，在有效減少變電站設備數量的同時，可以維持變電站經濟效益[3]。

第三，近年來，CPU的性能在全面升級，因此，多間隔數據處理過程中，對應的控制方案對保護動作本身的影響較低，借助集中式保護裝置冗余配置模式就能維持變電站運行的安全性和穩定性。

（2）保護測控集成裝置方案。保護測控集成裝置模式主要是針對110 kV及以下電壓等級的變電站，在實際應用環境中，需將安全性、可靠性作為關鍵，并綜合考量運行管理方式。變電站從傳統運行模式到數字化、智能化運行模式，對應的保護測控集成裝置也實現了全面升級和轉型，在線路間隔處理方面，也要采取更加合理的集成處理控制機制。

大多數地區的10 kV、35 kV電壓等級線路間隔通常采取開關柜的應用處理方式，即將保護裝置安裝在開關柜中，而開關柜面板空間有限，增加了保護以及測控裝置安裝的難度。基于此，要想合理配置設備數量，就要配合采取集成處理模式，配合增設控制輸出板件，從而為操作節點和測控工作提供平臺，集中使用電子式互感器，維持裝置應用的綜合水平。

另外，220 kV及以上電壓等級的線路間隔，因為電壓等級參數較高，對應的保護功能也會比較困難，所以需綜合分析集成方案和檢修要求，確保保護測控一體化裝置應用的規范性，以維持雙重化配置應用的效率。

（3）集中式測控裝置應用方案。在智能變電站二次設備集成整合方案中，集成測控裝置和集成保護裝置的應用體系較為相似，集成應用對象是現有智能變電站內保護和測控的相關設備。

第一，220 kV及以上電壓等級的變電站配置模式，一般是采取多用冗余處理方式，因為測控裝置在實際工作中要配合實時性要求，所以需要技術人員要綜合考量分段母線間隔內容，保證測控裝置集成后，建立多間隔穩態數據測量。

第二，為了有效提升集中式測控裝置的應用水平，需關注系統可靠性，可以利用冗余配置的方式實現對應的工序。并且，集成化測控裝置能最大化建立五防聯閉鎖功能模塊，借助網絡技術即可維持間隔測量和狀態信息的綜合控制。

2.3 站控層

智能變電站二次設備中，站控層主要涉及監控主機、數據通信網關機等，設備在建立一體化監控系統時，集成的效果并不是非常明顯，僅僅是將全站數據流向作為功能對象，有效建構完整的數據模型。

一方面，站控層設備集成化處理能減少設備的實際數量，為全站數據流向的優化提供保障，能建構完整的全站智能化監控和管理平臺；另一方面，從技術發展的層面分析，開發性和維護便利性也是非常關鍵的要素，實現站控層設備集成就能建構設備和主站的聯系，在協同互動的過程中提升智能變電站運行的整體質量。

3 結束語

總之，智能變電站內二次設備的集成處理，需結合技術分析以及集成裝置應用要求落實對應工作，在不影響電網安全性的同時，提高電網運行的安全性，打造更加完整的管控模式，維持智能變電站實時性管理工作的質量，從而為電力系統的可持續發展奠定基礎。