汪眸

國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司 北京 100069

1 智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述

我們國家的智能變電站自動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要可以分成星形結(jié)構(gòu)與環(huán)形結(jié)構(gòu)。在這之中，星形結(jié)構(gòu)是一類簡便化的問題，該系統(tǒng)之中線路的布置相對便利，可以實施進(jìn)一步的拓展，整個系統(tǒng)相對便利，便于后期實施維修，假使該系統(tǒng)之中所發(fā)生交換機(jī)方面的問題，其它設(shè)備并不會受到任何的影響，且該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸相對較快。但星形結(jié)構(gòu)的智能變電站自動化系統(tǒng)存在著一些問題，交換機(jī)是必要承擔(dān)較大的負(fù)擔(dān)，交換機(jī)的數(shù)量相對較多，必須要投入諸多的經(jīng)濟(jì)成本。

為促使變電站系統(tǒng)實施進(jìn)一步的優(yōu)化升級，在針對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實施升級的時候，可以全面化運用星形結(jié)構(gòu)與環(huán)形結(jié)構(gòu)，另外考慮到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)所投入的經(jīng)濟(jì)成本，在具體運用的階段之中，可選擇運用環(huán)形結(jié)構(gòu)來構(gòu)建核心網(wǎng)，運用星形結(jié)構(gòu)來構(gòu)建接入網(wǎng)，進(jìn)而將復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)建出來。

2 智能變電站自動化系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

智能變電站自動化系統(tǒng)的優(yōu)化與實現(xiàn)需要的關(guān)鍵技術(shù)有以下幾種：面向間隔的縱向集成裝置實現(xiàn)技術(shù)，縱向集成裝置將智能終端、保護(hù)、測控等功能模塊進(jìn)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(shè)備提出更高的要求?？刂朴布粌H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(shù)或是串行傳輸技術(shù)或是基于以太網(wǎng)的交換式傳輸技術(shù)等。選用何種技術(shù)應(yīng)當(dāng)結(jié)合相應(yīng)的需求進(jìn)行針對性的選取。針對220kV及以上智能變電站自動化集成，應(yīng)當(dāng)從優(yōu)化智能變電站自動化信息流路徑、提高硬件設(shè)備的響應(yīng)速度與可靠性等方面入手用以構(gòu)建高性能的智能變電站自動化控制系統(tǒng)。而對于110kV及以下智能變電站自動化系統(tǒng)的構(gòu)建上應(yīng)當(dāng)做好智能變電站數(shù)據(jù)采集、控制、在線監(jiān)測與控制保護(hù)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(jìn)行高精度的測控與監(jiān)測。

智能變電站最大的優(yōu)勢是無人值守，通過遠(yuǎn)端實現(xiàn)智能變電站的在線監(jiān)測與自動調(diào)度。新時期在智能變電站自動化構(gòu)建上需要加強(qiáng)智能變電站遠(yuǎn)方全景觀測技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用提高智能變電站的監(jiān)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(tǒng)的構(gòu)建上，電網(wǎng)分布式應(yīng)用有助于解決信息分布所帶來的調(diào)度集中應(yīng)用性能不足和可用性的難題，優(yōu)化電網(wǎng)布局與控制性能。電網(wǎng)分布式應(yīng)用相比于傳統(tǒng)的集中式應(yīng)用在系統(tǒng)構(gòu)成上更趨復(fù)雜，通過統(tǒng)一設(shè)計用以增強(qiáng)智能變電站的數(shù)據(jù)冗余性和快速處理能力，實現(xiàn)智能變電站自動化系統(tǒng)中主、從站應(yīng)用之間的相互互補(bǔ)，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(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1 系統(tǒng)整體構(gòu)架

某220kV變電站，自動化系統(tǒng)采用“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，“三層”為站控層設(shè)備、間隔層設(shè)備和過程層設(shè)備，“兩網(wǎng)”為站控層網(wǎng)絡(luò)（邏輯上分為站控層網(wǎng)絡(luò)和間隔層網(wǎng)絡(luò)）和過程層網(wǎng)絡(luò)。自動化系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

站控層網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)分為站控層I區(qū)和II區(qū)，考慮到220kV變電站的在電網(wǎng)中重要地位，站控層I/Ⅱ區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用雙星型以太網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，在A網(wǎng)絡(luò)故障時，B網(wǎng)可保證站控層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)站控層設(shè)備與間隔層設(shè)備、站控層設(shè)備之間及站控層設(shè)備和調(diào)度自動化系統(tǒng)主站的通信[2]。

圖1 自動化系統(tǒng)框架示意圖

3.2 系統(tǒng)特點

采用“三層兩網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器集成，圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)集成，微機(jī)五防主機(jī)由監(jiān)控主機(jī)來實現(xiàn)，Ⅱ區(qū)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)集成電能量采集裝置功能，綜合應(yīng)用服務(wù)器集成Ⅲ/Ⅳ區(qū)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)，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(wǎng)層GOOSE、SV網(wǎng)絡(luò)報文，220kV線路間隔GOOSE、SV網(wǎng)絡(luò)報文由多功能測控裝置直接采集。這樣簡化了站控層監(jiān)控配置，減少了屏柜數(shù)量，節(jié)約主控室的面積。

在過程層網(wǎng)絡(luò)配置方面，220kV線路、母聯(lián)及主變220kV側(cè)：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(cè)：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(hù)功能；過程層設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)測IED共柜布置，下放安裝于就地智能控制柜內(nèi)；計量模塊取消電能表，計量功能由測控裝置實現(xiàn)[3]。

總之，智能變電站自動化系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的技術(shù)核心，隨著社會電力需求的不斷提高，傳統(tǒng)智能電網(wǎng)中的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)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(tǒng)中的相關(guān)技術(shù)加以創(chuàng)新，推出更加可靠、安全的設(shè)計方案，通過面向間隔的縱向集成裝置實現(xiàn)技術(shù)、主子站間的遠(yuǎn)程信息交互技術(shù)和智能變電站自動化系統(tǒng)的全境觀測技術(shù)的使用，為智能變電站自動化系統(tǒng)的設(shè)計提供參考，促進(jìn)我國智能電網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步推廣。