智能變電站電氣二次系統設計研究

王雷 楊濤

摘 要：智能變電站的核心技術是實現全站信息數字化、全站信息共享和高級應用，從基于模擬信號、電纜連接、數據繁雜的傳統變電站轉變到數字信號、光纖連接、數據統一的智能變電站，智能變電站的二次系統較常規站發生了根本性的變化。本文從變電站自動化系統、智能一體化電源系統、智能輔助系統、高級應用4個方面，對智能變電站的電氣二次設計技術進行了分析總結，對智能變電站二次系統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

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

國家電網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，實現電網發展方式的轉變。智能變電站是堅強智能電網的重要組成部分，是智能電網的重要基礎和支撐[1]。智能變電站搭建一體化信息平臺，在變電站一體化監控系統、智能一體化電源系統、智能輔助控制系統、高級應用等方面在技術和功能上均取得了飛躍。

1 變電站一體化監控系統

變電站一體化監控系統采用分層分布式系統。三層設備結構，統一組網，信息共享，采用DL/T860通信標準，傳輸速率不低于100Mbps。

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

（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，完成智能變電站內一次設備的監視和控制。

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。

過程層設備實現一次設備與二次設備的連接，完成設備信息的數字化，實現數據信息的共享。

2 智能一體化電源系統

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采用一體化設計、一體化配置、一體化監控，克服了上述各個子系統間相互孤立，信息無法共享的弊端。一體化電源系統總監控裝置通過總線方式與各子電源監控單元通信，一體化電源系統總監控裝置以DL/T860協議接入智能變電站一體化監控系統，實現對智能一體化電源系統的數據管理。

3 智能輔助控制系統

智能輔助系統對全站主要電氣設備及周邊環境進行全天候監控，滿足電力系統安全生產監控設備關鍵部件的要求。

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

4 高級應用

根據智能變電站“無人值守、集中監控”的要求，本著人工干預少、系統集成度高、實現變電站實時全景監測、與調度端協同互動提供支撐的原則，進行高級應用配置策略的研究。

（1）設備狀態可視化及狀態檢修。設備狀態可視化及基于狀態的維護系統將設備的自診斷和運行狀態信息發送至變電站綜合監控系統顯示，并通過數據通信網關機發送至上級調度系統，提供基礎數據支持。為綜合優化管理和基于狀態的設備生命周期維護提供了基于在線監測的基礎。當設備有異常信息時，智能報警決策系統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。智能化報警分析決策系統能對變電站的報警信息進行分類和過濾，對變電站發生的各種異常和故障進行分析和推斷，對現象進行合理的表達，給出適當的處理建議，指導操作人員進行后續操作。

智能告警及分析決策系統能使運行監控人員能夠快速地發現事故、及時處理出現的問題，提高事故處理的準確性和快速性，保障電網的安全運行。

（3）故障信息綜合分析決策。故障信息綜合分析決策系統將智能變電站實時采集和按照統一斷面存儲系統的穩態、暫態和動態數據，以曲線、表格和圖形等展現方式以全方位展示。在電網事故、保護動作、裝置故障、異常報警等情況下，整合分析站內的狀態數據，確定當前發生故障，并將事故分析的結果以簡潔的可視化界面展示，同時將信息發送至上級調度系統。

（4）源端維護。采用統一的系統配置工具配置智能變電站的網絡拓撲和數據模型，生成標準配置文件，大大提高了智能變電站的數據安全性。同時，應以可升級的矢量圖形格式，向上級調度系統提供與該模型相關聯的智能變電站主接線和子畫面圖形。

5 結束語

智能變電站技術的發展是個長期的過程，隨著計算機技術和網絡通信技術的發展，變電站內的控制、測量、信息通信等技術與變電站自動化系統逐漸融為一體，通過對智能變電站電氣二次設計技術進行梳理，有助于實現智能變電站的數據采集全景化、設備檢修可視化、事故處理智能化、保護控制協同化、運行管理經濟化的要求。

參考文獻：

[1]陳安偉等.IEC61850在變電站中的工程應用[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規范[S].北京：國家電網公司，2010.

[3]國家電網基建[2011]58號.國家電網公司2011年新建變電站設計補充規定[S].北京：國家電網公司，2011.

[4]鐘連宏.智能變電站技術與應用[M].中國電力出版社，2010.

[5]陳萍，于廣耀.變電站輔助控制系統設計與安裝[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計相關研究工作。