智能變電站過程層應用技術研究

廖榮鵬 黃芬蘭

摘 ?要：隨著經濟的發展，社會已經向智能化、信息化的時代發展。科學技術水平的提高，變電站也向著智能化的方向發展前進。文章主要從變電站過程層的概述出發，并闡述了智能變電站過程層的基本要求，并提出了相關的方案。

關鍵詞：智能變電站;過程層;應用技術;研究

中圖分類號：TM63 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0040-02

智能變電站與常規變電站最主要的區別就是體現在過程層上，智能變電站可以實現24 h實時監測，并具備采集信息數據、處理分析數據以及執行各項命令等職能。可以說，智能變電站是未來電力系統發展的主流趨勢，可以更好地節約電能，節約成本，實現經濟利益最大化。

1 ?變電站過程層的概述

智能變電站是當前電力系統發展的一大產物，它是隨著科技的發展從而實現變電站的智能化和自動化。可以有效的實現信息的數字化，并且具備一定的采集信息、處理數據信息的能力，實現信息共享。智能變電站由站控層、間隔層和過程層三層結構。而過程層位于整個自動化系統的最底層，主要由變壓器、斷路器、隔離開關以及電流電壓互感器等一次設備和各種智能組件構成的電子裝置。其主要職能是對整個設備進行監測，并執行相關的操作命令。過程層是三層中與一次設備連接最為密切的，因此它的運行狀態也直接影響到整個變電站運行的穩定性。

2 ?應用過程層的基本要求

過程層在整個變電站中的使用當中起著重要的作用，因此，要想整個自動化系統合理、安全的運行下去，就必須遵循相應的原則，這樣才能更好安裝和管理好過程層。

2.1 ?實時性原則

在通信標準中IEC 61580中規定的GOOSE是一種面向通用對象的變電站事件，簡言之，其主要工作職能就是保護交換和傳輸中的信息能夠合理有效。在智能變電站中，GOOSE服務主要是對那些智能單元、一次設備等進行有效的連接信息傳輸服務，尤其是對跳合閘信號和命令的傳輸。雖然GOOSE服務的報文數據量不是很大，但是它所傳輸的數據都較為重要，而且傳輸過程極具突發性，因此在傳輸報文的過程中就必須要遵循實時性原則，有效的將數據信息傳送到制定地點。一般對GOOSE服務傳輸數據的時間限定在4 ms以內。

2.2 ?采樣值傳輸數據技術原則

采樣值傳輸主要是過程中與間隔層之間通信的一個重要內容，在二者傳輸過程中，其中過程層中最大的一個數據流就在互感器的保護以及測控之間的采樣值傳輸中。因此，采樣值傳輸數據也必須要有一定的實效性，其相關技術原則也有如下要求：①采樣值的傳輸要與過程網進行連接，一般采取光纖連接;②要注意的是，間隔層中的承擔保護、檢測的設備與合并單元進行連接時，要通過過程層的交換機進行傳輸，二者不能直接進行連接。交換機獲取采樣值信號然后在通過其二次傳輸實現消息共享;③接入方式選取點對點的接入方式。以便更好的發揮交換機的虛擬技術和優先級技術，這樣就更能保護網絡，提高穩定性能。

2.3 ?智能終端設計基本原則

智能終端是智能變電站的一個重要設備，它實際上一種智能組件，通過電纜與一次設備連接，從而起到監測和測量的作用。智能終端主要針對通用對象的變電站事件，做到合理有效的監測和控制。在安裝智能終端時，應多安裝在封閉的空間，如戶內柜、戶外柜等，且防護等級必須要高，要達到相關的標準。在具體的設計環節也應遵循幾點原則：①智能終端主要針對的是通用對象的變電站，其傳播速度要保整合理，因此，設計時要注重信息傳播的實時性;②應具備COOSE命令記錄功能，無論是命令時間還是命令來源以及相關的措施都要記錄下來，并且還要提供有效的查看方法;③在設計智能終端時，還要讓其具備通信功能和轉換功能，這樣才能有效地執行相關的控制命令。

3 ?智能化變電站過程層應用方案

3.1 ?常規互感器方案

在該設計方案中，以220 kV線路保護為例，通過常規互感器從而加裝、采集單元以實現采樣值的數字化。配置好現場采集單元，處理好互感器輸出的模擬量最終按FT3格式輸出，然后在采用光纖的方式接入合并單元。整個方案系統是基于IEC 61850標準，從而以達到不經過交換機而直接采樣的效果，如圖1所示。該種設計方案可以直接經過GOOSE跳斷路器，斷路器的失靈、重合閘也可以通過GOOSE玩了過方式直接啟動。該種方案的最大優點就是從長遠方面考慮，在后期工程中可以直接將常規互感器改造成為電子式互感器。但同時也存在一定的弊端，結構過于復雜，且對于常規電流互感器的飽和問題也沒有得到有效的解決。

3.2 ?電子式互感器直采直跳方案

該種方案也是以220 kV線路保護為例，但是與常規互感器方案不同，該方案采用的是電子式互感器，因此不需要采集單元，可以實現直采直跳的狀態。即過程層采樣值與GOOSE信息采用實現點對點傳輸。在整個方案中，繼電保護的采樣值是基于IEC 61850-9標準GOOSE協議下進行的，如圖2所示。

在該種方案下，采取的是雙重化配置保護裝置，這樣更能保持設備的穩定性和安全性。該種方案最大的優點就是簡單方便，省略了交換機的環節，同時也不需要依賴同步對時信號，使得變電站信息傳輸更加方便、快捷，輕松實現信息數字化、集成化。雖然該種方案可以省略大量的復雜結構，使得數據信息傳播更加便捷，但是需要保護和合并單元的網口多，發熱量過大，就必須要用到更多的光纜和交換機，雖然結構簡單，但是配件過于復雜。

3.3 ?過程層三網合一的方案

三網合一是指IEC 61850-9-2采樣信息、IEEE 1588對時信息以及GOOSE信息共網傳輸的方案。該方案以變壓器保護為例，實現三網合一結構，如圖3所示。在該結構中，間隔層和過程層合并單元采用的是IEC 61850-9-2表展，而與過程層智能終端合并單元則是采用的是GOOSE通信協議，通過配置間隔交換機以及各主干網交換機從而實現信息共享。

該方案的最大優點就是實現三網合一，信息共享。與其他兩種方案相比，可以最大化地實現信息共享，并且該方案網絡結構簡單、清晰，也不需要大量的光纜和交換機作為附件去連接。無論是設計環節還是實際安裝環節都比較簡便，也方便進行后期管理和維護。可以說，三網合一方案是未來技術發展的一大主流趨勢。雖然三網合一的方案簡介、方便，但是其技術性要求較高，技術難度較大，可靠性也有待探究，并缺乏有效的冗余手段。因此，在實行該種方案還需要注重冗余技術的應用。

4 ?結 ?語

綜上所述，智能變電站是未來電力系統發展的潮流方向，智能化變電站也使得電網的配電管理更加穩定、安全。而過程層作為變電站較為重要的環節，其相關技術的研究尤為重要。本文主要從過程層的概念出發，闡述了過程層的相關技術要求，并提出當前的三大技術方案。其中三網合一方案較為合理，但其技術性和可靠性還有待探究。

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