劉斐

摘 要：智能變電站是指以一次設(shè)備參量數(shù)字化、標準化和規(guī)范化的信息平臺為基礎(chǔ)，實現(xiàn)全站信息化、自動化、互動化的變電站。按IEC 61850標準，智能變電站在邏輯上分為站控層、間隔層、過程層，它打破了常規(guī)變電站的各個子系統(tǒng)是信息孤島的困境，實現(xiàn)了信息資源的共享。以某一智能站為例，簡要分析了智能變電站實現(xiàn)的技術(shù)方案，及其智能化技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：IEC 61850 智能變電站 數(shù)字化

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0091-01

智能變電站是采用先進的傳感、信息、通信、控制、人工智能等技術(shù)，建立全站所有信息采集、傳輸、分析、處理的數(shù)字化統(tǒng)一應(yīng)用平臺，實現(xiàn)全站的信息化、自動化、互動化。按照IEC 61850標準，智能變電站在邏輯上分成站控層、間隔層、過程層，其主要技術(shù)特征是設(shè)備智能化、信息標準化、控制智能化及完全互操作性。智能站實現(xiàn)的難點在于過程層，由于早期光電互感器及一次智能設(shè)備原因。目前隨著電子式互感器技術(shù)的成熟及智能終端代理一次設(shè)備的完善，采用IEC 61850-9-1或IEC 61850-9-2采樣傳輸，從而實現(xiàn)了過程層的數(shù)字化。下面以某一110 kV智能變電站為例，分析其智能化技術(shù)的實現(xiàn)與應(yīng)用。

1 過程層的實現(xiàn)

智能變電站的過程層為直接與一次設(shè)備接口的功能層，其典型的過程層裝置為合并單元與智能終端。目前國內(nèi)110 kV及以下變電站的過程層多采用61850-9-1點對點采樣值傳輸。

該站亦采用這種傳輸方式，但采用IEC 61850-9-1實現(xiàn)的過程總線，增加了網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的投資，而且在跨間隔傳送采樣值方面存在著缺陷。該站采用過程總線與站級總線合二為一的方案，實現(xiàn)了站內(nèi)統(tǒng)一的單一總線信息共享，利用VLAN技術(shù)將過程層劃分為一些功能子網(wǎng)，子網(wǎng)同時傳輸采樣數(shù)據(jù)和GOOSE報文。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。此方案可以有效控制站控層和過程層的數(shù)據(jù)流量，網(wǎng)絡(luò)故障也可以在小范圍內(nèi)診斷，又很好地解決了跨間隔的采樣值傳輸。在具體實施中，采用合并單元與智能終端二合一的過程終端。

110 kV、35 kV電壓等級互感器在傳統(tǒng)互感器的基礎(chǔ)上通過加裝電壓、電流轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)數(shù)字化；10 kV電壓等級互感器全部采用電子式互感器。

為解決常規(guī)開關(guān)、變壓器等一次設(shè)備的接入問題，在過程層應(yīng)用智能終端來代理，就地安裝在一次場地上，智能終端與一次設(shè)備之間采用硬接線連接。

2 間隔層的實現(xiàn)

間隔層的配置采用集中式保護測控一體化裝置，按照不同電壓等級母線段進行集中，考慮到集中式保護的檢修方便和運行可靠性，所有集中式保護測控裝置進行雙重化配置。間隔層與過程終端之間的采樣值傳輸采用IEC 61850-9-1通信協(xié)議，與過程終端單元的通信采用GOOSE通信協(xié)議。

具體間隔的繼電保護實現(xiàn)如下：

（1）110 kV所有間隔都是測控和操作箱集成在一起的智能測控裝置，支持IEC 61850。該裝置具有實時的全站邏輯閉鎖功能，支持GOOSE方式實現(xiàn)間隔層防誤閉鎖功能。

（2）110 kV數(shù)字化主變壓器保護裝置（包括主變壓器差動、后備保護）高壓側(cè)電流采自110 kV進線和橋電流，電壓取110 kV母線電壓，低壓側(cè)電量是通過合并單元轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖傳輸；高后備零序/間隙保護通過合并單元，采集主變壓器零序/間隙電流。主變壓器本體保護采用智能本體終端裝置，支持IEC 61850。本體重瓦斯、有載重瓦斯通過電纜接至就地端子箱內(nèi)變壓器本體保護智能單元，采取“直采直跳”；本體智能單元通過GOOSE實現(xiàn)控制功能。

（3）110 kV橋備用電源自動投入保護是內(nèi)橋方式，兩條110 kV進線，跳合閘采用GOOSE傳輸方式。

（4）10 kV饋線/電容/站用變壓器采用測控保護一體化裝置，通過常規(guī)電纜接入裝置，主變壓器低壓側(cè)出線和分段是通過合并單元將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光信號接入主變壓器保護及備用電源自動投入裝置，過負荷聯(lián)切通過MMS實現(xiàn)。

（5）兩條進線間隔的計量設(shè)備為數(shù)字式電能表，接收來自進線合并單元的數(shù)據(jù)，并按光電電度表規(guī)約實現(xiàn)遠方抄表。

3 站控層的實現(xiàn)

站控層由變電站監(jiān)控系統(tǒng)、遠動系統(tǒng)、防誤閉鎖系統(tǒng)、保護信息管理系統(tǒng)、通訊監(jiān)控系統(tǒng)、電量遠傳系統(tǒng)、安防監(jiān)視系統(tǒng)及火災(zāi)報警系統(tǒng)等進行整合，后臺監(jiān)控系統(tǒng)還附有VQC電壓質(zhì)量控制功能和小電流接地選線功能，以達到網(wǎng)絡(luò)共用、信息共享的目的。

站控層設(shè)備與間隔層設(shè)備之間采用IEC 61850協(xié)議進行通信。監(jiān)控后臺主要用于實現(xiàn)當?shù)毓δ芎妥冸娬緝?nèi)的就地監(jiān)視、控制功能。在IEC 61850中，監(jiān)控后臺與其他間隔層設(shè)備一樣，是一個邏輯設(shè)備，包含多個邏輯節(jié)點。

站控層設(shè)備主要配置站控層主機1臺； 遠動裝置2臺，以提高系統(tǒng)可靠性，實現(xiàn)向調(diào)度或監(jiān)控中心進行數(shù)據(jù)的遠傳；配置規(guī)約轉(zhuǎn)換器1臺、公用測控裝置1臺，用于接入其他非IEC 61850裝置的遙信、遙測和遙控；配置微機五防機1臺。站控層與間隔層保護測控等設(shè)備采用IEC 61850-8-1通信協(xié)議，單以太網(wǎng)配置模式。

4 其余設(shè)備的處理

對變電站內(nèi)一些不具備IEC 61850通信功能的單元，如交直流系統(tǒng)、消弧線圈、消防和站用變壓器等通過IEC 61850網(wǎng)關(guān)進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換到IEC 61850標準再接入監(jiān)控后臺。

5 結(jié)語

理想的智能變電站工程應(yīng)該是：完全數(shù)字化和智能化的過程層，包括電子式互感器和一次智能設(shè)備，采用IEC 61950-9-2的過程層組網(wǎng)；間隔層除了采用IEC 61850-8-1的MMS與站控層之間實現(xiàn)客戶/服務(wù)器的信息共享外，還在間隔層內(nèi)部、間隔層與過程層之間實現(xiàn)GOOSE的快速狀態(tài)傳輸，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的測控、保護功能；站控層則應(yīng)用基于SCL的各種參數(shù)管理、設(shè)備管理和配置手段。

該站的實現(xiàn)方案還未達到純粹智能變電站的程度，今后還需進一步加強智能變電站的研究與實踐，不斷地提升智能化水平。

參考文獻

[1] 曹金鹿，吳光強，符楊.110kV數(shù)字化變電站在浙江電網(wǎng)的應(yīng)用[J].上海電力學(xué)院學(xué)報，2009，25（2）：126-130.

[2] 易永輝，王雷濤，陶永健.智能變電站過程層應(yīng)用技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010，38（21）：1-5.endprint