王雷 楊濤

摘 要：智能變電站的核心技術(shù)是實現(xiàn)全站信息數(shù)字化、全站信息共享和高級應用，從基于模擬信號、電纜連接、數(shù)據(jù)繁雜的傳統(tǒng)變電站轉(zhuǎn)變到數(shù)字信號、光纖連接、數(shù)據(jù)統(tǒng)一的智能變電站，智能變電站的二次系統(tǒng)較常規(guī)站發(fā)生了根本性的變化。本文從變電站自動化系統(tǒng)、智能一體化電源系統(tǒng)、智能輔助系統(tǒng)、高級應用4個方面，對智能變電站的電氣二次設計技術(shù)進行了分析總結(jié)，對智能變電站二次系統(tǒng)設計有一定的指導意義。

關鍵詞：智能變電站;設計研究;二次系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.125

國家電網(wǎng)公司提出建設以信息化、自動化、互動化為特征的堅強智能電網(wǎng)，實現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變。智能變電站是堅強智能電網(wǎng)的重要組成部分，是智能電網(wǎng)的重要基礎和支撐[1]。智能變電站搭建一體化信息平臺，在變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)、智能一體化電源系統(tǒng)、智能輔助控制系統(tǒng)、高級應用等方面在技術(shù)和功能上均取得了飛躍。

1 變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)

變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)。三層設備結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一組網(wǎng)，信息共享，采用DL/T860通信標準，傳輸速率不低于100Mbps。

（1）站控層。站控層網(wǎng)絡采用單星型結(jié)構(gòu)，MMS、SV、GOOSE、SNTP共網(wǎng)傳輸。10kV不設獨立的過程層網(wǎng)絡，GOOSE報文通過站控層網(wǎng)絡傳輸。站控層設備按智能變電站遠景規(guī)模配置。

（2）間隔層。間隔層設備由保護、測控、計量、錄波等二次設備組成，完成智能變電站內(nèi)一次設備的監(jiān)視和控制。

主變保護裝置采用點對點直接采樣，通過智能終端GOOSE點對點跳各側(cè)開關，10kV保護采用電纜連接直接跳閘。110kV備自投直采直跳，10kV分段備自投直采，電纜跳閘。低頻低壓減載裝置采用GOOSE采樣，電纜跳閘。主變非電量保護采用電纜連接直接跳閘，跳變壓器各側(cè)開關。

（3）過程層。過程層是由變壓器、斷路器、電流互感器、電壓互感器等一次設備及其所屬的智能組件以及獨立的智能電子裝置組成。

過程層設備實現(xiàn)一次設備與二次設備的連接，完成設備信息的數(shù)字化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享。

2 智能一體化電源系統(tǒng)

為共享直流電源的蓄電池，避免站用電源設備的浪費，不再單獨設置通信蓄電池。同時為提高變電站站用電源系統(tǒng)的智能化水平，智能變電站將全站直流、交流、通信電源、交流不間斷電源等系統(tǒng)采用一體化設計、一體化配置、一體化監(jiān)控，克服了上述各個子系統(tǒng)間相互孤立，信息無法共享的弊端。一體化電源系統(tǒng)總監(jiān)控裝置通過總線方式與各子電源監(jiān)控單元通信，一體化電源系統(tǒng)總監(jiān)控裝置以DL/T860協(xié)議接入智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對智能一體化電源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理。

3 智能輔助控制系統(tǒng)

智能輔助系統(tǒng)對全站主要電氣設備及周邊環(huán)境進行全天候監(jiān)控，滿足電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)監(jiān)控設備關鍵部件的要求。

智能輔助控制系統(tǒng)采用模塊化設計，按功能模塊劃分多個子系統(tǒng)，由智能管理機進行管理。各子系統(tǒng)可以獨立運行，相互關聯(lián)，進行信息交換，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的智能聯(lián)動功能。

4 高級應用

根據(jù)智能變電站“無人值守、集中監(jiān)控”的要求，本著人工干預少、系統(tǒng)集成度高、實現(xiàn)變電站實時全景監(jiān)測、與調(diào)度端協(xié)同互動提供支撐的原則，進行高級應用配置策略的研究。

（1）設備狀態(tài)可視化及狀態(tài)檢修。設備狀態(tài)可視化及基于狀態(tài)的維護系統(tǒng)將設備的自診斷和運行狀態(tài)信息發(fā)送至變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)顯示，并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關機發(fā)送至上級調(diào)度系統(tǒng)，提供基礎數(shù)據(jù)支持。為綜合優(yōu)化管理和基于狀態(tài)的設備生命周期維護提供了基于在線監(jiān)測的基礎。當設備有異常信息時，智能報警決策系統(tǒng)提示操作人員以聲光等多媒體報警形式制定問題檢查計劃和設備維護計劃。

（2）智能告警及分析決策系統(tǒng)。智能化報警分析決策系統(tǒng)能對變電站的報警信息進行分類和過濾，對變電站發(fā)生的各種異常和故障進行分析和推斷，對現(xiàn)象進行合理的表達，給出適當?shù)奶幚斫ㄗh，指導操作人員進行后續(xù)操作。

智能告警及分析決策系統(tǒng)能使運行監(jiān)控人員能夠快速地發(fā)現(xiàn)事故、及時處理出現(xiàn)的問題，提高事故處理的準確性和快速性，保障電網(wǎng)的安全運行。

（3）故障信息綜合分析決策。故障信息綜合分析決策系統(tǒng)將智能變電站實時采集和按照統(tǒng)一斷面存儲系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)，以曲線、表格和圖形等展現(xiàn)方式以全方位展示。在電網(wǎng)事故、保護動作、裝置故障、異常報警等情況下，整合分析站內(nèi)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，確定當前發(fā)生故障，并將事故分析的結(jié)果以簡潔的可視化界面展示，同時將信息發(fā)送至上級調(diào)度系統(tǒng)。

（4）源端維護。采用統(tǒng)一的系統(tǒng)配置工具配置智能變電站的網(wǎng)絡拓撲和數(shù)據(jù)模型，生成標準配置文件，大大提高了智能變電站的數(shù)據(jù)安全性。同時，應以可升級的矢量圖形格式，向上級調(diào)度系統(tǒng)提供與該模型相關聯(lián)的智能變電站主接線和子畫面圖形。

5 結(jié)束語

智能變電站技術(shù)的發(fā)展是個長期的過程，隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡通信技術(shù)的發(fā)展，變電站內(nèi)的控制、測量、信息通信等技術(shù)與變電站自動化系統(tǒng)逐漸融為一體，通過對智能變電站電氣二次設計技術(shù)進行梳理，有助于實現(xiàn)智能變電站的數(shù)據(jù)采集全景化、設備檢修可視化、事故處理智能化、保護控制協(xié)同化、運行管理經(jīng)濟化的要求。

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作者簡介：王雷（1979-），男，山東日照人，碩士，高級工程師，主要從事智能變電站電力設計相關研究工作。