廖榮鵬 黃芬蘭

摘 ?要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會已經(jīng)向智能化、信息化的時代發(fā)展?？茖W技術水平的提高，變電站也向著智能化的方向發(fā)展前進。文章主要從變電站過程層的概述出發(fā)，并闡述了智能變電站過程層的基本要求，并提出了相關的方案。

關鍵詞：智能變電站;過程層;應用技術;研究

中圖分類號：TM63 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0040-02

智能變電站與常規(guī)變電站最主要的區(qū)別就是體現(xiàn)在過程層上，智能變電站可以實現(xiàn)24 h實時監(jiān)測，并具備采集信息數(shù)據(jù)、處理分析數(shù)據(jù)以及執(zhí)行各項命令等職能?？梢哉f，智能變電站是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢，可以更好地節(jié)約電能，節(jié)約成本，實現(xiàn)經(jīng)濟利益最大化。

1 ?變電站過程層的概述

智能變電站是當前電力系統(tǒng)發(fā)展的一大產(chǎn)物，它是隨著科技的發(fā)展從而實現(xiàn)變電站的智能化和自動化?？梢杂行У膶崿F(xiàn)信息的數(shù)字化，并且具備一定的采集信息、處理數(shù)據(jù)信息的能力，實現(xiàn)信息共享。智能變電站由站控層、間隔層和過程層三層結構。而過程層位于整個自動化系統(tǒng)的最底層，主要由變壓器、斷路器、隔離開關以及電流電壓互感器等一次設備和各種智能組件構成的電子裝置。其主要職能是對整個設備進行監(jiān)測，并執(zhí)行相關的操作命令。過程層是三層中與一次設備連接最為密切的，因此它的運行狀態(tài)也直接影響到整個變電站運行的穩(wěn)定性。

2 ?應用過程層的基本要求

過程層在整個變電站中的使用當中起著重要的作用，因此，要想整個自動化系統(tǒng)合理、安全的運行下去，就必須遵循相應的原則，這樣才能更好安裝和管理好過程層。

2.1 ?實時性原則

在通信標準中IEC 61580中規(guī)定的GOOSE是一種面向通用對象的變電站事件，簡言之，其主要工作職能就是保護交換和傳輸中的信息能夠合理有效。在智能變電站中，GOOSE服務主要是對那些智能單元、一次設備等進行有效的連接信息傳輸服務，尤其是對跳合閘信號和命令的傳輸。雖然GOOSE服務的報文數(shù)據(jù)量不是很大，但是它所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都較為重要，而且傳輸過程極具突發(fā)性，因此在傳輸報文的過程中就必須要遵循實時性原則，有效的將數(shù)據(jù)信息傳送到制定地點。一般對GOOSE服務傳輸數(shù)據(jù)的時間限定在4 ms以內(nèi)。

2.2 ?采樣值傳輸數(shù)據(jù)技術原則

采樣值傳輸主要是過程中與間隔層之間通信的一個重要內(nèi)容，在二者傳輸過程中，其中過程層中最大的一個數(shù)據(jù)流就在互感器的保護以及測控之間的采樣值傳輸中。因此，采樣值傳輸數(shù)據(jù)也必須要有一定的實效性，其相關技術原則也有如下要求：①采樣值的傳輸要與過程網(wǎng)進行連接，一般采取光纖連接;②要注意的是，間隔層中的承擔保護、檢測的設備與合并單元進行連接時，要通過過程層的交換機進行傳輸，二者不能直接進行連接。交換機獲取采樣值信號然后在通過其二次傳輸實現(xiàn)消息共享;③接入方式選取點對點的接入方式。以便更好的發(fā)揮交換機的虛擬技術和優(yōu)先級技術，這樣就更能保護網(wǎng)絡，提高穩(wěn)定性能。

2.3 ?智能終端設計基本原則

智能終端是智能變電站的一個重要設備，它實際上一種智能組件，通過電纜與一次設備連接，從而起到監(jiān)測和測量的作用。智能終端主要針對通用對象的變電站事件，做到合理有效的監(jiān)測和控制。在安裝智能終端時，應多安裝在封閉的空間，如戶內(nèi)柜、戶外柜等，且防護等級必須要高，要達到相關的標準。在具體的設計環(huán)節(jié)也應遵循幾點原則：①智能終端主要針對的是通用對象的變電站，其傳播速度要保整合理，因此，設計時要注重信息傳播的實時性;②應具備COOSE命令記錄功能，無論是命令時間還是命令來源以及相關的措施都要記錄下來，并且還要提供有效的查看方法;③在設計智能終端時，還要讓其具備通信功能和轉換功能，這樣才能有效地執(zhí)行相關的控制命令。

3 ?智能化變電站過程層應用方案

3.1 ?常規(guī)互感器方案

在該設計方案中，以220 kV線路保護為例，通過常規(guī)互感器從而加裝、采集單元以實現(xiàn)采樣值的數(shù)字化。配置好現(xiàn)場采集單元，處理好互感器輸出的模擬量最終按FT3格式輸出，然后在采用光纖的方式接入合并單元。整個方案系統(tǒng)是基于IEC 61850標準，從而以達到不經(jīng)過交換機而直接采樣的效果，如圖1所示。該種設計方案可以直接經(jīng)過GOOSE跳斷路器，斷路器的失靈、重合閘也可以通過GOOSE玩了過方式直接啟動。該種方案的最大優(yōu)點就是從長遠方面考慮，在后期工程中可以直接將常規(guī)互感器改造成為電子式互感器。但同時也存在一定的弊端，結構過于復雜，且對于常規(guī)電流互感器的飽和問題也沒有得到有效的解決。

3.2 ?電子式互感器直采直跳方案

該種方案也是以220 kV線路保護為例，但是與常規(guī)互感器方案不同，該方案采用的是電子式互感器，因此不需要采集單元，可以實現(xiàn)直采直跳的狀態(tài)。即過程層采樣值與GOOSE信息采用實現(xiàn)點對點傳輸。在整個方案中，繼電保護的采樣值是基于IEC 61850-9標準GOOSE協(xié)議下進行的，如圖2所示。

在該種方案下，采取的是雙重化配置保護裝置，這樣更能保持設備的穩(wěn)定性和安全性。該種方案最大的優(yōu)點就是簡單方便，省略了交換機的環(huán)節(jié)，同時也不需要依賴同步對時信號，使得變電站信息傳輸更加方便、快捷，輕松實現(xiàn)信息數(shù)字化、集成化。雖然該種方案可以省略大量的復雜結構，使得數(shù)據(jù)信息傳播更加便捷，但是需要保護和合并單元的網(wǎng)口多，發(fā)熱量過大，就必須要用到更多的光纜和交換機，雖然結構簡單，但是配件過于復雜。

3.3 ?過程層三網(wǎng)合一的方案

三網(wǎng)合一是指IEC 61850-9-2采樣信息、IEEE 1588對時信息以及GOOSE信息共網(wǎng)傳輸?shù)姆桨?。該方案以變壓器保護為例，實現(xiàn)三網(wǎng)合一結構，如圖3所示。在該結構中，間隔層和過程層合并單元采用的是IEC 61850-9-2表展，而與過程層智能終端合并單元則是采用的是GOOSE通信協(xié)議，通過配置間隔交換機以及各主干網(wǎng)交換機從而實現(xiàn)信息共享。

該方案的最大優(yōu)點就是實現(xiàn)三網(wǎng)合一，信息共享。與其他兩種方案相比，可以最大化地實現(xiàn)信息共享，并且該方案網(wǎng)絡結構簡單、清晰，也不需要大量的光纜和交換機作為附件去連接。無論是設計環(huán)節(jié)還是實際安裝環(huán)節(jié)都比較簡便，也方便進行后期管理和維護?？梢哉f，三網(wǎng)合一方案是未來技術發(fā)展的一大主流趨勢。雖然三網(wǎng)合一的方案簡介、方便，但是其技術性要求較高，技術難度較大，可靠性也有待探究，并缺乏有效的冗余手段。因此，在實行該種方案還需要注重冗余技術的應用。

4 ?結 ?語

綜上所述，智能變電站是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的潮流方向，智能化變電站也使得電網(wǎng)的配電管理更加穩(wěn)定、安全。而過程層作為變電站較為重要的環(huán)節(jié)，其相關技術的研究尤為重要。本文主要從過程層的概念出發(fā)，闡述了過程層的相關技術要求，并提出當前的三大技術方案。其中三網(wǎng)合一方案較為合理，但其技術性和可靠性還有待探究。

參考文獻：

[1] 吳濤.芻議智能變電站的過程層應用技術要點[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2012，（15）.

[2] 王芝銘.智能變電站過程層網(wǎng)絡技術的研究與應用[J].電力系統(tǒng)自動化，2013，（45）.

[3] 易永輝，王雷濤，陶永健.智能變電站過程層應用技術研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2011，（28）.

[4] 殷志良，劉萬順，楊奇遜.基于IEC 61850標準的過程總線通信研究與實現(xiàn)[J].中國電機工程學報，2010，（8）.

[5] 朱開陽，宣筱青，宋錦海.安全穩(wěn)定控制裝置過程層數(shù)據(jù)通信研究及設計方案[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2012，（35）.