智能變電站遠程站域智能控制系統的應用與分析

張可

（云南電網有限責任公司大理供電局，云南大理 671000）

智能變電站遠程站域智能控制系統的應用與分析

張可

（云南電網有限責任公司大理供電局，云南大理 671000）

站域保護是近年來新興的一個研究課題，它建立在通信技術和計算機高速發展的基礎上，與新時期下大電網的安全性和穩定性要求有著密切的關系。目前，越來越多數字化/智能變電站的投運、通信技術的飛速發展以及電力光纖通信網的推廣應用，為建設基于實時站域信息的站域智能控制系統提供了基礎條件。本文介紹了一種智能變電站遠程站域智能控制系統的應用，并對應用過程中出現的技術和管理方面問題進行了討論和分析。

智能變電站 站域保護 智能控制系統 光纖網絡交換機

1 前言

站域保護是基于智能變電站技術產生的一種新型的保護裝置，它充分體現了智能變電站集成一體化、信息標準化、協同互動化的特征。云南電網有限責任公司大理供電局與江蘇金智股份有限公司在2012年開始了站域智能主機的應用研究，在借鑒該國內類似成功經驗的基礎上，創新性地提出將全站保護裝置所有功能集成在一臺站域智能控制主機上，并將此主機部署于距本變電站50kM以外的集控中心，在遠方實現該110kV變電站2個110kV線路間隔、4個35kV線路間隔、10個10kV線路間隔、2個主變間隔的全部保護功能。

2 系統介紹

如圖1所示，站域智能控制主機通過站內過程層交換機設備獲取110kV變電站智能設備的電流、電壓等采樣數據，通過大功率光纖交換機和光纜將站內所有間隔SV采樣信號傳輸到安裝于50kM外的站域智能控制主機，通過站域智能控制主機I/O處理CPU和保護控制CPU實現110kV變電站的所有保護功能，保護跳閘命令同樣通過光纜傳輸到現場執行單元。同時，該遠程站域保護主機具備獨立的后臺監控系統和遠動控制單元，可以在該系統上實現對整個系統的監視、歷史數據的查閱及保護信號等的轉發功能。

3 存在問題

3.1 保護延遲問題

與站內就地安裝的保護裝置相比較，遠程站域控制主機的延遲主要由50kM的數據傳輸環節引起。從理論上說，交換機內部的信號處理時間可忽略不計，且光信號的傳輸速率很高，50kM的傳輸距離對保護的延遲影響不大。從該裝置的實際運行情況與站內就地安裝的保護裝置相比較，遠程站域控制主機保護啟動的延遲很小，滿足實際工程應用要求。

3.2 通道帶寬問題

由于該站域智能主機安裝于距110kV變電站50kM左右的集控中心，站域智能控制主機需要從變電站過程層采集SV數據并采用IEC61850-9-2規約傳輸，同時站域智能控制主機需向站內過程層發送GOOSE跳閘報文（GOOSE報文數據量較小，可以基本可以忽略不計）。按IEC61850-9-2報文格式，過程層每個間隔每秒發送4000幀報文，通常一幀報文不超過200字節，這樣每個間隔發送的最大數據量是200*4000*8=6.4Mbit/s，整個變電站發送數據量大概為110Mbit/s，按帶寬冗余40%考慮，需要帶寬約為154Mbit/s，傳統2M通道遠不能滿足站域智能主機與過程層智能設備的通道帶寬需求。因此，該站采用了光纜直接連接的模式，光纜通道兩側采用了一種大功率光纖交換機直接連接，理論上可以提供1Gbit/s的帶寬，可以充分滿足通道帶寬需求。另一方面，采用交換機直連的方式減少了傳統電力系統通訊傳輸的中間環節。該交換機從投運至今運行情況良好，未出現因大功率光模塊的使用造成內部發熱而引起系統不穩定，滿足現場實際應用的要求。

3.3 系統穩定性問題

由于整個變電站的保護功能集中在一臺裝置，如運行過程中站域智能控制主機發生故障，就可能對整個變電站的保護功能造成影響，因此對站域智能控制主機的穩定性提出了更高的要求。站域智能控制主機內部采用了多CPU并行處理的方式，使用不同的保護控制CPU來實現某幾個間隔的保護功能，單一CPU故障并不影響其它CPU的運行，從一定程度上避免了裝置故障對整站保護功能的影響。同時，該110kV變電站內配置有另一套獨立的保護控制系統，站域智能控制主機發生故障并不影響就地保護系統功能。

3.4 裝置檢修管理工作中存在問題

按照相關規程規定，保護裝置需要進行定期檢驗，常規變電站通常采用單一間隔停電退出保護裝置再進行檢驗的方式，由于常規變電站各間隔間相對獨立，間隔間很少有數據共享，單一間隔的保護裝置定檢時只要單一間隔停電就能滿足安全方面的要求。而站域智能主機實現了各間隔間數據實時共享、保護功能的高度整合。在站域智能控制主機內部，各間隔保護功能僅從邏輯上進行劃分，間隔間不存在明顯的界限，定檢工作就不能按以往單一間隔停電定檢的模式開展，單一間隔停電的安全措施也難以滿足安全要求，類似裝置停電檢修模式有待進一步的探討。

從2013年初該系統投運至今運行情況良好，由于系統僅作試驗性的運行，并未投入跳閘功能，但從投運以來的幾次保護動作情況來看，與就地安裝的保護裝置進行對比，該系統動作均正確、可靠，達到了預期的目的。本文所采用的設備已申請國家實用新型專利，并已授權。

4 結語

遠程站域智能控制系統的應用是一種創新性的大膽嘗試，充分利用高速并行多CPU技術、內部高帶寬的交換技術及大功率遠程高速互聯交換技術，以安裝于遠方的一臺裝置實現了以往多臺裝置的功能，充分體現了數據的高度共享及功能的高度整合，節約了設備投資。但過于集中的配置方式對裝置的穩定性及裝置的檢修管理、停電檢修模式等方面提出了新的要求，其對保護裝置集中配置的方式也可以為35kV及以下電壓等級終端變電站保護裝置的配置方式提供有益的參考，同時也為今后更深層次的廣域保護研究奠定了基礎。

［1］肖榮國，田偉，劉更，徐麗娟，鄭浩野，曾兵元.一種廣域智能保護主機的硬件結構［J］.《黑龍江電力》，2012（6）.

張可（1981—），男，云南大理人，學士，工程師，從事電力系統自動化專業工作。