智能化變電站關鍵技術淺析

河鋼宣鋼公司設備能源部 尹燕民

智能化變電站關鍵技術淺析

河鋼宣鋼公司設備能源部 尹燕民

本文結合智能化變電站的應用現狀，研究了基于IEC61850規約的智能化變電站關鍵設備配置和技術要求，并對其中的關鍵內容進行了梳理總結。

智能化變電站；電子型互感器；規約；網絡通訊

1. 引言

智能化變電站就是利用數字化技術使變電站的信息采集、傳輸、處理、計量、輸出過程全部數字化，并使通信網絡化、模型和通信協議統一化、設備智能化、運行管理自動化。智能化變電站的組成包括智能化的一次設備和網絡化的二次設備，以下進行分類介紹：

2. 電氣一次部分

智能型變電站的一次設備與傳統變電站的主要差別在于電子型互感器的使用，電子型互感器的運用應該遵循以下配置原則和技術要求：

（1）配置原則。智能化變電站應該配置電子型互感器，相比于傳統的鐵磁式互感器，電子互感器在制造體積，變比線性度以及抗飽和能力等方面，均具有鐵磁性互感器無法比擬的優勢，同時，電子型互感器的制作過程不需要使用鐵芯、銅線等材質，降低了制作成本，具有良好的經濟性特點。電子型互感器的應用應該首先考慮在戶外敞開式配電裝置中，此類配電裝置的到集中控制屏的傳輸距離較遠，應用電子型互感器能夠實現電壓電流信號的就地數字化；電子型互感器的應用還能取代電力變壓器高壓測套管型電流互感器，從而簡化高壓測一次接線，降低電力的設備的制造和安裝難度，尤其是在取代了變壓器低壓測電流互感器之后，能夠克服磁通飽和對于電流采集精度的影響，提高電力系統繼電保護的數據精確程度；對于老式開關柜，如暫時無法直接升級為電子型互感器的，也可以通過合并單元來完成數字轉化功能，實現信號的數字化。

（2）技術要求。電子型互感器的制作應該規范其與合并單元之間的數據接口，并采用統一規范的標準傳輸協議；用于測量的電流互感器準確級別至少應該達到0.2S級，保護用電流互感器的準確級別最低應達到5P，測量用電壓互感器的準確級別應該達到0.2，保護用電壓互感器的準確級別最低達到3P；電子式互感器的供電方式適宜采用直流電源供電模式；對于雙路獨立采樣的電子式互感器來說，每一路采樣系統其傳感、采集、合并等單元都應該分別獨立配置，并采用雙A/D系統配置，一套配置只能滿足一路采樣的需求。

3. 電氣二次部分

3.1變電站自動化系統

智能化變電站的系統配置應遵循以下原則：智能化變電站在其站控層應該包括監控主機、操作員工作站、網絡通訊裝置、通訊記錄分析系統以及智能化接口設備；間隔層應該包括保護裝置、測控裝置、電能計量裝置、數據采集裝置以及該層設備適配的智能化設備等。

（1）監控主機（可兼操作員工作站）。監控主機是變電站綜合自動化系統中系統和操作人員人機交互的主要設備，必須滿足操作人員對于操作系統可靠、安全、直觀、便捷等方面的要求，監控主機的配置應該滿足監控系統軟件運行對于硬件的基本需求，并在此基礎上充分考慮到一定時間內系統軟件升級的需要；監控主機應實現綜合自動化系統運行數據、保護信息的保存和故障信息的管理功能，在變電站正常運行過程中，監控主機完成運行數據的采集和處理，并且能夠實時完成和上級調度中心的通信工作；監控主機一般情況下都采用雙套配置的方式。

（2）測控裝置。智能化變電站的測控裝置應該統一遵循DL/ T860標準，并且為了滿足智能化要求，測控裝置還應該具備自描述功能，可以實現與站控層的直接通訊；與測控裝置可以通過支持GOOSE報文來完成控制命令的下發以及防誤操作閉鎖功能；測控裝置的內部功能投退和出口功能可以通過軟壓板進行選擇，在此之外，還應該單獨設置專門的檢修硬壓板作為硬件隔離。

（3）保護裝置。保護裝置的采樣以及跳閘的設置要求應該符合Q/GDW383-2009的相關要求，同時，與測控裝置一樣，保護裝置也應該遵循DL/T860的標準進行建模，并且可以實現完整的自描述，采用GOOSE報文來實現狀態和故障信號與站控層設備的傳輸，保護裝置的壓板設置應該與測控裝置相同，也同樣需要設置檢修壓板；保護裝置與測控裝置最大的不同就在于在需要進行雙重化配置的時候，一套保護裝置只能接入一個網絡，不允許在雙重化配置的網絡中進行跨接，保護功能的功能性設置應該獨立于外部對時系統，同時必須滿足繼電保護規范要求。

（4）遠動通信裝置。遠動通訊裝置在智能化變電站硬件系統中發揮的作用非常關鍵，遠動通信裝置的使用完全取代了大量信號電纜。遠動通信裝置的主要作用是實現站控層和間隔層之間的數據實時通信，遠動通信裝置主要使用的標準為DL5002和DL5003，并且具備通訊規約的轉換和選擇功能。在設計遠動通信裝置的性能和容量指標應該充分考慮站控層設備傳輸數據的需求，并且應該實現冗余配置。

（5）故障錄波裝置。作為變電站綜合自動化系統的重要功能化，智能化的故障錄波的數據波形記錄功能主要通過采樣值網絡和GOOSE網絡實現，在系統中可以采用集中設置和分布式設置兩種方式，組網方式適合與測控系統、保護系統統一組網；智能化變電站的故障錄波報文數據容量非常大，這種情況下為了保證數據傳輸的速度和安全，一般適宜選擇為COMTRADE格式。此外，故障錄波系統還可以通過專門的接口接入保護和故障信息管理子系統，實現故障數據的采集、分析和保存。

3.2網絡通訊設備

配置智能化變電站的網絡通訊設備應該遵循以下原則：交換機應該選擇符合現場工況環境的工業交換機，應滿足DL/T860標準，并持有電力工業自動化檢測機構的合格報告；間隔層網絡交換機配置應按照不同的設備室和不同的電壓等級設置，在端口的選擇上應該本著盡量集中的原則，盡可能少增加交換機數量；站控層網絡交換機在選擇時應該按照單臺交換機可以完成站控層網絡設備接入的原則，并實現冗余配置。

3.3其它設備

變電站綜合自動化系統應配置一套高精度的全站對時同步系統，主時鐘冗余配置，授時系統可以選用北斗系統或者GPS系統，精度標準應該滿足站內設備的同步和授時精度。站控層應該優先選擇SNTP網絡對時方式；間隔層設備應該選擇IRIG-B對時方式，目前比較先進還可以選擇IEC61885規約進行對時。

智能化變電站應該配置通訊、UPS、直流、交流等設備電源的智能監控單元，并且實現上述設備的一體化配置，統一轉化為DL/ T860模型數據，接入變電站綜合自動化系統，實現其運行狀態和參數的實時傳輸和監控。

此外，變電站還應該配置完備的視頻監視和安防系統，系統可以實現與綜合自動化系統報警時間的聯動以及對全站應急照明的輔助控制。

［1］朱瑩，邰能靈，劉海洋.電子式互感器在瀘定站智能化改造中的應用［J］.華東電力，2012（03）.

［2］朱利君，邵劍峰，李萼青，榮吉良.智能變電站設備建模與組態配置［J］.華東電力，2012（06）.