智能變電站二次設(shè)備集成方案分析

張宏波　袁基淞

摘要：依照國家電網(wǎng)各項(xiàng)重要規(guī)劃內(nèi)容，高電壓等級和變電站項(xiàng)目都可以按照智能化變電站來實(shí)施，已經(jīng)運(yùn)行的智能化變電站主要就是二次設(shè)備設(shè)置和選型不同。文章對智能變電站二次設(shè)備集成方案進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：智能變電站；二次設(shè)備；集成方案；電網(wǎng)建設(shè)；合并單元；智能終端 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM762 文章編號：1009-2374（2016）02-0143-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.070

智能變電站是智能電網(wǎng)建筑的重要環(huán)節(jié)，按照國家對電網(wǎng)公司的編制等一系列智能變電站的技術(shù)規(guī)定，可以對變電站合并單元和智能終端、保護(hù)裝置和測試控制等方面進(jìn)行分析，對二次方進(jìn)行整合；也可以優(yōu)先采用故障錄波方式進(jìn)行研究，解決動態(tài)和報(bào)文工作；還可以通過一定整合對智能變電站進(jìn)行分析，控制好測控裝置，配合二次系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，對變電站進(jìn)行一定維護(hù)和管理。

1 二次設(shè)備集成工程概況

國家電網(wǎng)公司海北500kV智能化變電站遠(yuǎn)期10回歸線，安裝2組主變壓器，每組主要變壓器壓側(cè)各裝設(shè)有2組低壓電抗器，500kV設(shè)2個(gè)繼電器小室。按照遠(yuǎn)期分段可以分為兩側(cè)設(shè)置，主變可以設(shè)置一個(gè)小的電器小室，主要控制設(shè)置通信室，分為計(jì)算機(jī)室和控制室兩種。二次設(shè)備配置主要是變電站全站的三層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)站控制，網(wǎng)絡(luò)層面主要可以采用100M以太網(wǎng)進(jìn)行控制，然后采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信規(guī)定。每一個(gè)系統(tǒng)之間都要實(shí)現(xiàn)非常完全的操作，保護(hù)好這種方式，計(jì)量上要采用網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行計(jì)算，二次設(shè)備主要是互感器和合并單元布置保護(hù)方式，還要利用智能化終端設(shè)置方式，測控裝置獨(dú)立進(jìn)行配置，配置斷路器可以設(shè)計(jì)氣體密度，使用避雷器和對主變壓器色譜進(jìn)行檢測裝置。

2 互感器選擇方式

隨著光纖技術(shù)和光電子學(xué)原理的研究和發(fā)展，各種光學(xué)原理和電子互感器快速發(fā)展，和常規(guī)的電磁式互感器相互比較，可以對電子互感器進(jìn)行詮釋，對體積非常小的絕緣體結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單的設(shè)置，和企業(yè)設(shè)置要進(jìn)行相互結(jié)合。電子數(shù)字量要進(jìn)行二次網(wǎng)絡(luò)化輸出，如果沒有二次輸出會導(dǎo)致危險(xiǎn)，不能切斷高壓和測量一定范圍，要對常規(guī)電流和電壓進(jìn)行相互比較，對實(shí)際運(yùn)行的電子式要進(jìn)行相互的需要完善，合理解決好問題，如果出現(xiàn)問題會直接影響到變電站的可靠性運(yùn)行。經(jīng)過對運(yùn)行智能變電站分析，可以很好地對互感器進(jìn)行分析，電子采集器故障要對電子故障進(jìn)行類型的比例調(diào)整，還要對電子互感器進(jìn)行分析，同時(shí)還要對電子互感器存在問題進(jìn)行振動分析，電磁兼容問題要進(jìn)行精度分析，對無源的電子式互感器要能夠進(jìn)行相互作用分析，對噪聲和問題要進(jìn)行可靠性分析。

3 對時(shí)方式研究

第一，國外進(jìn)口裝置常常會使用專為時(shí)鐘傳輸制定的時(shí)鐘碼，每秒輸出秒、分和小時(shí)的順序排列時(shí)間信息可以進(jìn)行一定排列工作，LRLG-B信號非常重要的有四種：直流偏置電平、正弦調(diào)制信號、電平方式和RS232電平方式。每一個(gè)碼是10ms，一般主要是用于進(jìn)口保護(hù)和故障錄波器，還會應(yīng)用于很多公司，CE公司保護(hù)、ABB公司保護(hù)、惠安公司自動化裝置和故障錄波器和西門子設(shè)備應(yīng)用。IRLGL-B方式對時(shí)的優(yōu)點(diǎn)就是不需要交換機(jī)，沒有任何網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，任意的線纜斷線故障只要影響到設(shè)備，都具有非常高的安全性和可靠性，都能達(dá)到一定精度，同時(shí)誤差也會很小，但是這種技術(shù)也存在缺點(diǎn)，就是實(shí)現(xiàn)需要依靠單獨(dú)接線，需要很多光纖和電纜進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用，目前對國產(chǎn)產(chǎn)品的保護(hù)和故障錄波器及二次設(shè)備主要都是使用IRLG-B對時(shí)信號。

第二，IEEEI1588的技術(shù)基礎(chǔ)來源是AGILENT公司，主要定義就是一種網(wǎng)絡(luò)化測量和控制系統(tǒng)，是一種精度非常高的系統(tǒng)技術(shù)，通常稱為精密實(shí)踐協(xié)議，能夠達(dá)到和亞微米秒級的同步精度數(shù)據(jù)，協(xié)議定義的各類同步報(bào)文都是基于對用戶對數(shù)據(jù)分析，尤其是適合于太網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際工程中使用這種系統(tǒng)方案可以存在很多優(yōu)缺點(diǎn)。IEEEI1588可以很好地消除分布式的網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)，各個(gè)測控設(shè)備的時(shí)鐘誤差數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)的傳輸會延遲，但是按照相關(guān)規(guī)范去策劃和設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)，就可以同步對時(shí)鐘精度進(jìn)行控制，從而有效解決分布網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)；還可以依據(jù)分布網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)都是需求制定精確時(shí)鐘協(xié)議，利用這項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)集成分布，增加網(wǎng)絡(luò)符合問題，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)高精度。同時(shí)利用這種開放和通用的精確同步技術(shù)，制造非常完善的設(shè)備，對不同智能電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)總線數(shù)據(jù)傳輸能力和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能性提高。

IEEEI1588系統(tǒng)主要對時(shí)方式選擇的是使用非常精確的分布式網(wǎng)絡(luò)方案，但是這種系統(tǒng)同步技術(shù)在現(xiàn)階段還處于初級階段，主要存在設(shè)備廠家對系統(tǒng)不理解，會造成很多調(diào)試階段性問題，需要做大量工作，還有就是同步與技術(shù)穩(wěn)定性問題，需要進(jìn)行長期運(yùn)行測試。

4 對二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

變電站主要的自動化系統(tǒng)采用的是開放式分層布局結(jié)構(gòu)，邏輯上是使用站內(nèi)控制，間隔層和過程層要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置。網(wǎng)絡(luò)配置主要方案有三層結(jié)構(gòu)，也就是三層結(jié)構(gòu)和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)方式，將MMS網(wǎng)絡(luò)、COOSE網(wǎng)絡(luò)、SV網(wǎng)三個(gè)網(wǎng)絡(luò)相互結(jié)合在一起，使得整個(gè)電站的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一定連接，任意智能設(shè)備之間都可以使用非常特別站進(jìn)行一定控制。另一個(gè)設(shè)計(jì)就是三層兩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，可以將全部電站網(wǎng)絡(luò)分為站內(nèi)控制層網(wǎng)絡(luò)和過程層兩個(gè)部分，結(jié)構(gòu)可以降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求和提高對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和維護(hù)工作，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能和運(yùn)行維護(hù)要求可以將之前三網(wǎng)進(jìn)行不同程度的組合，滿足不同網(wǎng)絡(luò)需要。對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇主要就是使用三層一網(wǎng)結(jié)構(gòu)和三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)方式，將設(shè)備進(jìn)行很好地優(yōu)化和功能性整合，運(yùn)行維護(hù)上發(fā)揮各自的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)。通過以前方式設(shè)計(jì)對三層一網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以最大限度地滿足實(shí)現(xiàn)全球數(shù)據(jù)共享，并且變電站建設(shè)可以建設(shè)很多設(shè)備投入工作，但是整體信息交互比較困難，可以很好地降低對自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性問題，還可以對網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，按照步驟進(jìn)行分析和研究工作。三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常清晰，按照電壓器等級可以劃分為幾個(gè)網(wǎng)段，最大限度地提高對自動化系統(tǒng)的安全性和可靠性分析研究工作。

5 變電站挑戰(zhàn)方式分析

要能很好地保護(hù)好對直采直跳，采樣值采用網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行一定傳輸，還要保護(hù)好對網(wǎng)絡(luò)分組建立，保護(hù)好裝置的SV采樣和跳閘過程交換機(jī)，通過對各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段保護(hù)工作，合理地簡化網(wǎng)絡(luò)配置和光纜的連接方式，可以很好地減少保護(hù)裝置問題，合并單元，通過智能終端等各種設(shè)備進(jìn)行光口處理，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)跳。

對跳閘方式的選擇，要合理保護(hù)好直采直跳方案的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)保護(hù)好采樣和跳閘要不依賴于交換機(jī)，但是也存在一定缺點(diǎn)，就是保護(hù)采樣值和跳閘是不能進(jìn)行共享的，保護(hù)好裝置合并單元和智能終端等裝置需要具備多個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)接口，對功耗和體積增大都有一定影響，這種方案可以很好地保護(hù)采樣以及跳閘可靠性和實(shí)時(shí)性問題。保護(hù)好網(wǎng)采樣和網(wǎng)跳閘方案的優(yōu)點(diǎn)主要就是對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單處理，對SV、coose、同步信息共網(wǎng)和運(yùn)行簡單維護(hù)，存在的缺點(diǎn)就是對交換機(jī)、合并單元、智能單元和測保等裝置數(shù)據(jù)的處理能力要求非常高，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和交換機(jī)配置方式的要求也非常高，尤其是對故障錄波器等設(shè)備的處理都需要多個(gè)百兆流量處理能力，還需要網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行一定支持工作。

6 做好在線監(jiān)測工作

在線監(jiān)測主要是為了實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備狀態(tài)檢修基礎(chǔ)問題，為了更好地提高連續(xù)的檢測數(shù)據(jù)分析，有效的在線監(jiān)測系統(tǒng)可以隨時(shí)掌握設(shè)備技術(shù)和現(xiàn)狀問題，避免對突發(fā)性事故和控制漸發(fā)性事故問題，目的就是提高電壓電氣設(shè)備的利用率，有助于進(jìn)行一定周期性和預(yù)防性維修，改善資產(chǎn)管理和設(shè)備壽命，加強(qiáng)故障原因分析。在線監(jiān)測是智能變電站不可缺少的一項(xiàng)實(shí)際應(yīng)用技術(shù)，但實(shí)際效果中卻一直都沒有達(dá)到預(yù)期。從各項(xiàng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，主要原因就是設(shè)備可靠性還比較低，檢測數(shù)據(jù)誤差比較大，診斷結(jié)果精確度比較低，在經(jīng)濟(jì)上也存在很多問題，狀態(tài)檢測系統(tǒng)對一次設(shè)備運(yùn)行安全性影響也是不能忽視的問題。

7 結(jié)語

綜上所述，目前智能變電站的建設(shè)應(yīng)該從設(shè)備安全性和可靠性進(jìn)行指標(biāo)衡量，同時(shí)還要兼顧設(shè)備的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性。可以采用三層兩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方式，合理控制網(wǎng)絡(luò)，所有的保護(hù)設(shè)備都要采用直接采樣和直跳方式，測控、錄波和計(jì)量采用網(wǎng)絡(luò)方式?？梢圆捎贸Ｒ?guī)使用的互感器和合并單元方式，合并單元布置在用戶內(nèi)部進(jìn)行保護(hù)工作，對電流和電壓模擬要通過電纜接入方式，合并單元轉(zhuǎn)換數(shù)字測控和光纖介入保護(hù)等二次設(shè)備方式，對智能終端也可以獨(dú)立進(jìn)行配置工作，布置在戶外智能控制柜。合理保護(hù)和測控二次設(shè)備接入戶，智能終端通過電纜接線完成一次設(shè)備控制和操作，另外就是采用測控裝置獨(dú)立配置方式，布置在用戶內(nèi)測控柜，要采用光纖方式進(jìn)行接入。采用IRIG-B碼對時(shí)接入方式，對戶外智能終端主要就是采用光纖碼接入方式，另外就是要采用非常獨(dú)立的配置在線檢測系統(tǒng)上，對后臺主機(jī)和監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)通信并完成各種信息交換工作，最主要的就是設(shè)備好斷路器SF，氣體密度檢測和變壓器油色譜要實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和避雷器電流檢測工作。

參考文獻(xiàn)

[1]徐曉蕾，徐萍，陳文升，等.蒙自智能變電站技術(shù)方案研究及實(shí)現(xiàn)[J].華東電力，2010，（4）.

[2]白小會，方培培，高鑫，等.500kV智能變電站二次系統(tǒng)優(yōu)化配置[J].電氣應(yīng)用，2011，（13）.

[3]婁悅，秦華.220kV西涇智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J].電力勘測設(shè)計(jì)，2011，（2）.

[4]馬仕海，荊志新，高陽.智能變電站技術(shù)體系探討

[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，（4）.

[5]閻楷，姜玲.長春南500kV智能變電站技術(shù)特點(diǎn)分析

[J].東北電力技術(shù)，2011，（6）.

作者簡介：張宏波（1979-），男，國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司興安供電公司工程師，研究方向：電力系統(tǒng)；袁基淞（1989-），男，國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司興安供電公司助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）