智能变电站二次系统优化集成配置研究

笪　鲞　Ｉ　２０１１年１２月　湖　北　电　力　ＶｏＬ　３５　Ａｄｄ　ＤｅＣ．２０１１　智能变电站二次系统优化集成配置研究　蔡　勇　（湖北省电力公司电力试验研究院，武汉４３００７７）　［摘　要］　基于目前智能变电站二次系统基本组成和设备应用情况，提出了智能变电站二次系统　优化集成实现方案，从测控保护、过程层设备、一体化信息平台、故障录波及网络分析、网络配置、二次组　屏等方面分析了优化集成的可行性和经济效益，并对智能变电站二次系统发展方向进行了展望。　［关键词］智能变电站；二次系统；优化；集成；配置　［中图分类号］ＴＭ７２；ＴＭ７６　［文献标识码］Ｂ　［文章编号］１００６—３９８６（２０１１）增刊１　０１３４　０２　１　智能变电站二次系统的组成和特点　２　智能变电站二次系统的优化集成　智能变电站二次系统主要由综合自动化系统、　继电保护装置、测控装置、录波装置、计量装置、合并　２．１测控保护集成　传统变电站测控装置和保护装置是分开独立　的，而智能变电站基于ＩＥＣ６１８５０体系构建，具有信　息共享标准化和网络化传输的优点，测控装置和保　单元、智能终端等组成。二次设备通过电压互感器　或电流互感器与一次设备相连，对一次设备进行控　制、调节、保护和测控。传统变电站面临诸如常规互　感器的动态测量范围存在局限性、缺乏统一的信息　模型和信息交换模型而使电网信息共享难以实现、　智能设备之间缺乏互操作、大量二次电缆对可靠性　的不利影响等问题。　护装置可共享实时信息，一体化设计成为可能。图　ｌ为测控保护～体化装置接入双套合并单元和智能　终端的网络示意结构图。从图１中可看出，测控单　元由于测控保护一体化而双重化配置时，测控保护　装置会收集到来自多条链路的信息，此时自动化系　统需要对多重化的信号必须进行合并和筛选。　ｉ　站控层　ＭＭＳ／Ｇ０ｏＳＥ　随着新型光电互感器技术的成熟、光通信技术　和以太网智能交换技术的发展，以及ＩＥＣ６１８５０系　列国际标准的颁布实施，为解决以上问题提供了技　术支撑，主要体现在建模的标准化，支持网络通信方　Ａ网　ＭＭＳ／Ｇ０ＯＳＥ　Ｂ网　式实现智能电子设备之间的信息交互，实现不同设　备之间的互操作等。需求的推动和技术的发展使变　问隔层　过程层　Ａ套ＧＯ０ｓＥ　Ａ　Ａ套ＧＯ０ｓＥ　Ｂ　Ａ套ＳＶ网　电站向着全数字化的方向发展，符合ＩＥＣ６１８５０的　全数字化变电站的发展潮流。智能变电站二次系统　突出的特点如下：（１）完全遵循ＩＥＣ６１８５０的规范，　圈图团圈　萎鋈ｌ　黜＇￣ＧＯＯ　ＳＥ　Ａ网Ｎ　Ｂ支持互操作；（２）数据采集数字化，采用非常规互感　器提高了动态量测水平和测量精度，降低了绝缘要　求，在高压系统采用节约成本效用明显；（３）二次设　合并单元　囤圈　１测控保护一体化装置不意图　２．２合并单元、智能终端集成　合并单元、智能终端是智能变电站过程层的主　备网络化，大量的控制电缆被数字通信网络取代，装　置冗余被信息冗余取代，降低了工程造价，提高了可　靠性；（４）系统建模标准化，统一的信息模型和信息　交换模型解决了互操作问题，实现了信息共享，简化　了系统维护、工程配置和工程实施。　要设备，是一次设备与二次系统联系的纽带。合并　单元对来自二次转换器的电流和电压数据进行时间　相关组合，将：果样值传送给测控保护装置，智能终端　接收断路器、隔离开关等机构发出的断路器位置信　号、设备状态信号等，支持分相跳闸、三相跳闸、重合　闸、遥控分合等ＧＯＯＳＥ命令，并能发出跳合闸指　Ｖ０１．３５　Ａｄｄ　Ｄｅｃ．２Ｏ１１　湖　北　电　力　２箜　鲞　０１１年１２月　令。智能终端只需采取适当增加开入量等措施，可　实现信息量的采集，因此完全可将合并单元与智能　终端集整合成一套智能单元，其优点在于可避免信　息重复采集，智能单元（含在线监测参量采集）与合　并单元共享硬件平台，减少信息交互，提高可靠性，　减少交换机端口及接线，减少户外智能控制柜体积，　节省光缆，减少柜内设备功耗，减少设备的发热量，　范基础上，网络设计的合理性很大程度上决定了变　电站运行的可靠性。变电站网络配置应综合考虑运　行可靠性、实用性和经济性，合理配置网络，尽量减　少网络交换。对于采用桥式接线、线变组接线的　１１０　ｋＶ及以下电压等级变电站，可不组建过程层网　络，ＧＯＯＳＥ／ＳＶ报文采用点对点方式传输，保护及　安全自动装置之间信息传输采用直连方式，其优点　是避开了交换机环节，减少了传输延时；对于少于三　有利于柜内保持合适的温度环境，节省投资，减少运　行维护工作量，降低变电站全寿命周期运行成本。　２．３一体化信息平台集成　传统变电站的数据采集功能和具体的逻辑判断　功能结合紧密，通常由单一设备完成，因此，完成不　同的功能就需要配置不同的设备或系统，如保护、测　控、电能量、同步相量测量装置、行波测距等。借助　于信息共享机制，智能变电站更容易与调度、控制中　心、其他变电站或者用户等进行信息交换，实现系统　级综合应用　Ｊ。　一体化信息平台将统一和简化变电站的数据　源，形成唯一性、一致性的基础数据及信息，以统一　标准的方式实现站内外信息交互和共享，可实现变　电站自动化系统、保护信息子站、五防、ＰＭＵ信息　子站、ＴＭＲ信息子站、一次设备状态监测系统、智　能辅助服务系统的整合，实现全景数据监测与数据　上传。　２．４故障录波与网络记录分析集成　现在国内已经出现了几种智能变电站网络报文　记录装置和录波装置，网络报文记录装置可实现原　始报文记录，录波装置可实现暂态录波，但这两种装　置需要分别组屏，各自实现各自的功能。报文记录　装置主要实现对智能变电站中网络系统异常的数据　记录和诊断，录波装置主要实现对一次系统异常的　数据记录和诊断，当智能变电站内出现异常情况时，　常常需要将两个装置记录的信息结合在一起分析才　能更快更准确地定位异常位置，分析异常原因。　采用一套装置同时实现网络报文预警记录和暂　态录波功能，两种记录信息共用统一的数据源和时　标，不仅可以节省变电站的屏柜空间，还能更方便地　实现原始报文数据和暂态录波数据的对比组合分　析。报文记录子系统对每一条异常报文均记录了日　志，通过日志条目可以直接快速地提取报文数据，这　样就可以方便地将暂态录波数据和原始报文数据建　立索引关系，实现对比组合分析功能。　２．５网络配置优化　智能变电站网络建立在ＩＥＣ６１８５０通信技术规　个装置需要接受ＳＶ报文时，可不组建ＳＶ网络；当　需要组建网络时，宜采用星形拓扑结构。　目前，个别变电站采用ＧＯＯＳＥ、ＳＶ、ＭＭＳ三　网合一的方式组网［２］，可减少网络交换机配置，简化　网络接线，但是对网络的带宽、交换机的处理能力、　通信的安全可靠均提出了很高的要求。该方式理论　上具备可行性，建议通过少量的工程试点来检验完　善该方式的实际可行性。　２．ｆｉ二次组屏优化　只要解决好二次设备电磁抗干扰和环境适应问　题，确保二次设备在强磁场环境中可靠运行，二次设　备就地安装是可行和具有高效益的。以２２０　ｋＶ变　电站为例，若将各间隔保护测控、合并单元、智能终　端、在线监测ＩＥＤ等二次设备均下放布置于配电装　置现场的智能控制柜，由此可节省了二次设备室　４０　～５Ｏ　Ａｏ的屏位和全站２０％～３０　的缆材，其经　济效益是非常显著的。　３智能变电站二次系统的发展方向　在ＩＥＣ６１８５０体系中，变电站分为过程层、间隔　层、站控层三层，随着智能变电站设备集成度的提升，　间隔层设备功能会逐渐向过程层、站控层转移，体现　出两极化发展的态势。一是间隔层功能下放到过程　层实现，二次设备按间隔分布分散就地布置，承担对　宿主设备的采集、测量、控制、保护、计量、检测等功　能；二是间隔层功能由站控层统一实现，过程层设备　仅实现对宿主设备的采集、测量功能，站控层完成对　全站设备的控制及保护功能，即集中式控制及保护。　４　结语　为实现智能变电站“节约环保、功能集成、配置　优化、工艺一流”的建设要求，优化集成应突出智能　变电站核心功能，剥离冗余功能，以安全可靠为基　本，适度超前，体现智能变电站的先进性和经济性。　・　１３５　・