智能變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計研究

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(yīng)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(yīng)用4個方面，對智能變電站的電氣二次設(shè)計技術(shù)進行了分析總結(jié)，對智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：智能變電站;設(shè)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(shè)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(chǔ)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(yīng)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(shè)備結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一組網(wǎng)，信息共享，采用DL/T860通信標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率不低于100Mbps。

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

（2）間隔層。間隔層設(shè)備由保護、測控、計量、錄波等二次設(shè)備組成，完成智能變電站內(nèi)一次設(shè)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(guān)，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(guān)。

（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(shè)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(shè)備實現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備的連接，完成設(shè)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(shè)備的浪費，不再單獨設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備關(guān)鍵部件的要求。

智能輔助控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)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(guān)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(yīng)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(yù)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(yīng)用配置策略的研究。

（1）設(shè)備狀態(tài)可視化及狀態(tài)檢修。設(shè)備狀態(tài)可視化及基于狀態(tài)的維護系統(tǒng)將設(shè)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(guān)機發(fā)送至上級調(diào)度系統(tǒng)，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。為綜合優(yōu)化管理和基于狀態(tài)的設(shè)備生命周期維護提供了基于在線監(jiān)測的基礎(chǔ)。當(dāng)設(shè)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(shè)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(dāng)?shù)奶幚斫ㄗh，指導(dǎo)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(zhǔn)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(dāng)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(luò)拓撲和數(shù)據(jù)模型，生成標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(guān)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(luò)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(shè)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(shè)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。

參考文獻：

[1]陳安偉等.IEC61850在變電站中的工程應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2012.

[2]Q/GDW441-2010智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范[S].北京：國家電網(wǎng)公司，2010.

[3]國家電網(wǎng)基建[2011]58號.國家電網(wǎng)公司2011年新建變電站設(shè)計補充規(guī)定[S].北京：國家電網(wǎng)公司，2011.

[4]鐘連宏.智能變電站技術(shù)與應(yīng)用[M].中國電力出版社，2010.

[5]陳萍，于廣耀.變電站輔助控制系統(tǒng)設(shè)計與安裝[M].中國電力出版社，2014.

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(shè)計相關(guān)研究工作。