智能變電站二次系統(tǒng)技術(shù)探討

張婉艷

（國網(wǎng)福建德化縣供電有限公司 福建 泉州 362500）

摘 要： 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展越來越快，逐步向信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的智能電網(wǎng)邁進(jìn)。智能變電站有數(shù)據(jù)共享方便、二次回路簡單、節(jié)約投資和占地少等優(yōu)點(diǎn)，是未來的發(fā)展趨勢。智能變電站是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，對于提高電網(wǎng)運(yùn)行管理水平、保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。本文首先分析了智能變電站的技術(shù)特點(diǎn)，并對智能變電站二次系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入探討。

關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng)；智能變電站；二次系統(tǒng)

1 引言

智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成和環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計(jì)量和檢測等基本功能，并具備支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動(dòng)等高級功能的變電站。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站能夠完成范圍更寬、層次更深、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的信息采集和信息處理，控制手段更加靈活可靠，是變電站的發(fā)展方向。而在智能變電站設(shè)計(jì)中，二次系統(tǒng)占據(jù)重要的地位，本文主要針對智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開探討。

2智能變電站技術(shù)特點(diǎn)

智能變電站通過使用智能設(shè)備、統(tǒng)一的通信規(guī)范、三層兩網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、一體化的信息平臺，與常規(guī)變電站相比，能夠?qū)ψ冸娬具M(jìn)行綜合的數(shù)據(jù)分析，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的優(yōu)化和安全運(yùn)行。

新一代智能站以“系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理、裝備先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保、支撐調(diào)控一體”為目標(biāo)，采用更智能的設(shè)備，進(jìn)一步在線監(jiān)測裝置，特別是二次設(shè)備在線監(jiān)測，強(qiáng)化一體化平臺的智能告警、故障分析等高級應(yīng)用，使系統(tǒng)更加集成可靠。

新一代智能站與常規(guī)變電站的相比，主要技術(shù)優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）數(shù)據(jù)采集數(shù)字化。電流、電壓的采集環(huán)節(jié)采用非常規(guī)互感器，如光電式互感器或電子式互感器，實(shí)現(xiàn)了電氣量數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的數(shù)字化應(yīng)用。

（2）系統(tǒng)分層分布化。根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的描述，變電站的一、二次設(shè)備可分為：站控層（變電站層）、間隔層和過程層。過程層通常又稱為設(shè)備層，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要指間隔層和站控層。

（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。緊湊型組合電器將斷路器、隔離開關(guān)和接地刀閘、TA和TV等組合在一個(gè)SF6絕緣的密封殼體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了變電站布置的緊湊化。

（4）系統(tǒng)建模標(biāo)準(zhǔn)化。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)定義了統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化信息和信息交換模型。

（5）信息交互網(wǎng)絡(luò)化。新一代智能變電站內(nèi)設(shè)備之間連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。

3智能變電站二次系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 GOOSE通信傳輸技術(shù)

智能變電站之所以智能，是因?yàn)樽冸娬镜母鱾€(gè)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)了協(xié)同工作，且自動(dòng)化功能運(yùn)用的地方逐漸增多。這些功能得以實(shí)現(xiàn)智能化的重要基礎(chǔ)在于電子設(shè)備之間的通信功能具有穩(wěn)定的可靠性和實(shí)時(shí)性。通信傳輸技術(shù)的實(shí)時(shí)性主要得益于面向通用對象的變電站事件（GOOSE），它提供了一個(gè)可靠的系統(tǒng)范圍，并能在這個(gè)范圍內(nèi)快速傳輸輸入、輸出數(shù)據(jù)值。為了保證信息的實(shí)時(shí)性，GOOSE采取了多播或廣播的高效方式向多個(gè)電子設(shè)備傳輸同一通用變電站事件信息，更為智能的是，GOOSE還包含信息優(yōu)先輸入和超時(shí)重播模式。

在智能變電站中，GOOSE通信傳輸技術(shù)主要適用于間隔層設(shè)備間，不僅用于傳輸狀態(tài)變化信息以及設(shè)備問的通信，還可用于其他智能業(yè)務(wù)。GOOSE通信技術(shù)的運(yùn)用可以說是智能變電站的重要特色之一，它實(shí)現(xiàn)了二次系統(tǒng)的便捷性、靈活性，減少了各個(gè)裝置及控制屏間的硬連接線。

3.2二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視技術(shù)

二次系統(tǒng)功能的完善是智能變電站建設(shè)的關(guān)鍵，各個(gè)設(shè)備之間通過GOOSE通信傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)了信息交換，而電子傳感器的應(yīng)用也減少了常規(guī)電纜的鋪設(shè)，軟壓板功能取代了硬壓板功能，二次系統(tǒng)運(yùn)行完全處于抽象虛擬狀態(tài)，這在推動(dòng)變電站實(shí)現(xiàn)智能化的同時(shí)，也給運(yùn)行維護(hù)和調(diào)試帶來了一定的難度，因此對二次設(shè)備進(jìn)行可視化監(jiān)視非常必要。

目前有些變電站在建設(shè)中便采用了以圖形或表格的形式對二次設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的技術(shù)，主要是對通信鏈路、數(shù)據(jù)有效性和壓板狀態(tài)等方面在后臺進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)視展示，從展示的動(dòng)態(tài)效果中可以隨時(shí)觀察線路保護(hù)與相關(guān)設(shè)備的二次回路和連接，也可以看到壓板狀態(tài)和設(shè)備檢修狀態(tài)。這種監(jiān)視技術(shù)的運(yùn)用就像是開展了一次全面的排查，可以提高變電站的調(diào)試效率，也可以準(zhǔn)確定位設(shè)備故障，應(yīng)用起來非常方便和便捷。

3.3通信同步時(shí)鐘技術(shù)

智能變電站中采用電子傳感器傳輸信息，這種方式給變電站自動(dòng)化系統(tǒng)帶來了革命性的變化，它的運(yùn)用大大減少了二次電纜的鋪設(shè)，使數(shù)字化信息傳輸更快更廣，實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)發(fā)送、多點(diǎn)共享的模式。電子傳感器的應(yīng)用也帶來了另外一個(gè)問題，即同步采樣。眾所周知，設(shè)備故障判斷及系統(tǒng)穩(wěn)定分析都依賴于同步采樣，數(shù)字化信息采集是數(shù)字化系統(tǒng)信息處理的前提，因此，完善智能變電站的建設(shè)首先應(yīng)該解決時(shí)鐘同步問題。

目前，二次系統(tǒng)采用的時(shí)鐘同步技術(shù)主要借鑒于西門子高壓直流輸電系統(tǒng)，這也是不同領(lǐng)域設(shè)備系統(tǒng)相互融合的體現(xiàn)。在實(shí)際工程操作中，根據(jù)每個(gè)工程的具體情況，二次系統(tǒng)一般會(huì)提供3種不同的實(shí)現(xiàn)模式，其中，利用“對時(shí)脈沖+SNTP”相互配合實(shí)現(xiàn)通信時(shí)鐘同步方案。

3.4集成實(shí)驗(yàn)技術(shù)

智能變電站中信息交互方式的改變以及新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用，使得試驗(yàn)重點(diǎn)和方法與常規(guī)變電站完全不同。智能變電站試驗(yàn)側(cè)重于虛端子檢查、互通性試驗(yàn)和一些專項(xiàng)性能的試驗(yàn)等，而這部分重點(diǎn)工作可以在廠內(nèi)或?qū)嶒?yàn)室開展。按照實(shí)際工程情況，將二次設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)配置，并充分利用實(shí)驗(yàn)室或廠內(nèi)環(huán)境，核查系統(tǒng)配置的正確性，完成設(shè)備間的互聯(lián)、互通，驗(yàn)證新設(shè)備、新技術(shù)的專項(xiàng)性能，保證系統(tǒng)功能的正確性和完整性。這種試驗(yàn)?zāi)Ｊ郊礊橄到y(tǒng)集成試驗(yàn)，為后續(xù)現(xiàn)場調(diào)試工作和運(yùn)行維護(hù)工作提供技術(shù)保障。

智能變電站集成試驗(yàn)流程可分為組態(tài)配置、單體試驗(yàn)、專項(xiàng)性能試驗(yàn)及系統(tǒng)試驗(yàn)四個(gè)階段。組態(tài)配置主要是按照設(shè)計(jì)要求，將各獨(dú)立設(shè)備的能力描述文件ICD有機(jī)地組合成系統(tǒng)的配置文件SCD，并完成系統(tǒng)功能，然后再導(dǎo)出各設(shè)備的實(shí)例配置文件CID，下裝到設(shè)備中運(yùn)行；單體試驗(yàn)主要是對單體設(shè)備的配置正確性、采樣功能、開入開出功能和邏輯功能進(jìn)行檢查，確保獨(dú)立設(shè)備功能的完好；專項(xiàng)性能試驗(yàn)是針對智能變電站應(yīng)用的電子式互感器、網(wǎng)絡(luò)等新設(shè)備、新技術(shù)的功能和性能，開展全面、深入的試驗(yàn)，確保其功能和性能滿足設(shè)計(jì)要求；系統(tǒng)試驗(yàn)是在單體試驗(yàn)和專項(xiàng)性能試驗(yàn)完成的基礎(chǔ)上，按照現(xiàn)場配置構(gòu)建成二次系統(tǒng)，驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)功能的完整性，主要是設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng)性能。

4 結(jié)語

智能變電站建設(shè)是當(dāng)前我國智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，起著重要的支撐作用，占據(jù)核心地位。智能變電站的二次設(shè)計(jì)是一項(xiàng)專業(yè)且復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅要考慮運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)系統(tǒng)的相關(guān)功能必須要滿足要求。電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視智能變電站二次設(shè)計(jì)工作，不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善，推動(dòng)智能變電站的建設(shè)與技術(shù)應(yīng)用?！?/p>

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