智能化變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)分析

范學(xué)功

摘 要

隨著科學(xué)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，智能化變電站得到了迅速發(fā)展，智能化變電站的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)就是它改變了過(guò)去傳統(tǒng)的管理形式，通過(guò)智能化方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的管控，減少系統(tǒng)運(yùn)行故障的發(fā)生。在智能化變電站的整體結(jié)構(gòu)中，自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)是核心部分，需要電力企業(yè)重點(diǎn)做好這方面工作，本文對(duì)當(dāng)前智能化變電站中的自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】智能化變電站 自動(dòng)化系統(tǒng) 架構(gòu) 分析

相對(duì)于傳統(tǒng)變電站來(lái)說(shuō)，智能化變電站的特點(diǎn)就是它采用智能控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，這樣可以減少人工工作量，避免不必要錯(cuò)誤出現(xiàn)，它的靈活性和高效率非常明顯。隨著智能變電站的大范圍普及，自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)和相應(yīng)的工程調(diào)試技術(shù)也逐漸受到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，這就需要工作人員在這方面給予足夠的關(guān)注和重視。

1 智能化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)綜述

智能化變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含有多個(gè)要素，對(duì)于這些構(gòu)成要素的分析是保證變電站功能有效發(fā)揮的重要手段，結(jié)合智能變電站實(shí)際來(lái)看，在它的自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中較為重要的分析對(duì)象主要包括有結(jié)構(gòu)技術(shù)、結(jié)構(gòu)作用、應(yīng)用原則、結(jié)構(gòu)功能以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。

1.1 結(jié)構(gòu)技術(shù)方面

從智能化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)的產(chǎn)生和具體應(yīng)用來(lái)看，它是在之前變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，是對(duì)它的繼承和創(chuàng)新體現(xiàn)。相對(duì)于傳統(tǒng)變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)來(lái)說(shuō)，它具有一系列優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，它的完整性更強(qiáng)、數(shù)字性和連接性更明顯，而且具體應(yīng)用方式在標(biāo)準(zhǔn)化程度要求上也更高，這樣就更有利于智能變電站系統(tǒng)的有效擴(kuò)展，也包括后期的維護(hù)更新，使得變電站的功能可以越來(lái)越健全，使其作用得到最大程度發(fā)揮，滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行需求。

1.2 結(jié)構(gòu)作用方面

它的結(jié)構(gòu)作用主要是以一次設(shè)備為中心來(lái)體現(xiàn)的，這就不難看出，智能化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)的最主要作用就是保證一次設(shè)備的性能良好，可以滿足電網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求，處于安全可靠的狀態(tài)中，同時(shí)還可以更好的以此為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班、數(shù)據(jù)整合等智能化功能的有效實(shí)現(xiàn)。

1.3 應(yīng)用原則方面

一般來(lái)說(shuō)，智能化變電站的自動(dòng)化水平是非常高的，這是傳統(tǒng)變電站所不具備的。它的自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用原則可以總結(jié)為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三層二網(wǎng)并間隔配置原則。這一原則的內(nèi)容是自動(dòng)化系統(tǒng)中的智能設(shè)備要按照站控層、間隔層、以及過(guò)程層等三個(gè)層次來(lái)分別進(jìn)行布置，在布置過(guò)程中還要根據(jù)站內(nèi)一次設(shè)備對(duì)象通過(guò)相應(yīng)間隔的間隔層來(lái)為設(shè)備的各項(xiàng)功能發(fā)揮提供支持。

1.4 結(jié)構(gòu)功能方面

在自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的功能中，最為本質(zhì)的內(nèi)容就是整個(gè)系統(tǒng)是將變電站內(nèi)的一次設(shè)備作為功能對(duì)象。通常情況下，立足于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以將智能化變電站的功能劃分為兩個(gè)方面：

（1）含有監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、站域控制以及綜合決策等系統(tǒng)功能；

（2）系統(tǒng)的保護(hù)、監(jiān)視、測(cè)量以及間隔操作等基礎(chǔ)性功能。

在這兩方面功能中，系統(tǒng)功能是基礎(chǔ)性功能實(shí)現(xiàn)的前提和依據(jù)所在。在對(duì)智能化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究時(shí)就需要工作人員將它的結(jié)構(gòu)功能作為重點(diǎn)對(duì)待，必要時(shí)還要將其獨(dú)立開(kāi)來(lái)研究。

1.5 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)方面

相對(duì)于傳統(tǒng)變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，智能化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的技術(shù)性特點(diǎn)，同是先進(jìn)技術(shù)的一種體現(xiàn)，具體來(lái)說(shuō)是在變電站的智能系統(tǒng)設(shè)備上，會(huì)依據(jù)層次性進(jìn)行分散布置，而且布置的方式是橫向布置，與此同時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)中不同的智能設(shè)備間一般是以網(wǎng)絡(luò)連接為主的。

2 110KV智能變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

2.1 三層兩網(wǎng)架構(gòu)形式

相比較，110KV智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)是比較成熟的，它的組網(wǎng)方式是“三層兩網(wǎng)”形式，“三層”是過(guò)程層、間隔層以及站控層；“兩網(wǎng)”是各層之間的光纖傳輸和以太網(wǎng)傳輸。

過(guò)程層是在“三網(wǎng)合一”模式基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)采樣值SMV、GOOSE、IEEE1588的共網(wǎng)傳輸，這樣可以簡(jiǎn)化光纖和過(guò)程層交換機(jī)的配置。這種網(wǎng)絡(luò)的好處就是可以有效防止環(huán)網(wǎng)所引起的復(fù)雜協(xié)議出現(xiàn)，而雙網(wǎng)配置模式則可以充分確保信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性，需要注意的是，在星型網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)的傳輸是唯一的，具體傳輸可以通過(guò)靜態(tài)VLAN或者是動(dòng)態(tài)組播方式來(lái)確定數(shù)據(jù)流向，如果是以組播方式進(jìn)行協(xié)商的話，就要注意到最后的結(jié)果是唯一的，并且也不存在以太網(wǎng)回路切換問(wèn)題的發(fā)生。對(duì)于35KV及其以下的電壓等級(jí)裝置來(lái)說(shuō)，可以在間隔層設(shè)備基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行下放布置，建立就地的站控層網(wǎng)絡(luò)，在傳輸方式上是100Mbp以太網(wǎng)，以經(jīng)級(jí)聯(lián)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)和站控層網(wǎng)絡(luò)的相互連接。

2.2 三層一網(wǎng)架構(gòu)形式

從目前智能化變電站來(lái)說(shuō)，處于變電站工程設(shè)計(jì)和維護(hù)管理的考慮，一般會(huì)將站控層、間隔層以及過(guò)程層三者的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合，整合為一，這也就是所說(shuō)的三網(wǎng)合一架構(gòu)方式。在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)下，來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站所有數(shù)據(jù)的傳輸，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為防止因?yàn)榱髁克鶎?dǎo)致的問(wèn)題發(fā)生，交換機(jī)之間的級(jí)聯(lián)是以千兆端口方式為主。除此之外，以過(guò)程層為基礎(chǔ)的設(shè)備也是采用以太網(wǎng)光口方式為主，而站控層設(shè)備則是以以太網(wǎng)電口方式為主，因此，在交換機(jī)配置上，就需要其提供有100M光口、100M電口以及1000M光纖級(jí)聯(lián)端口。

智能變電站中的智能組件是通過(guò)網(wǎng)口來(lái)和交換機(jī)相連的，由此形成GOOSE網(wǎng)，除了這方面外，還適當(dāng)?shù)奶砑恿嘶谙嚓P(guān)智能組件和主變保護(hù)測(cè)控裝置的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖連接，形成了以主變功能為基礎(chǔ)的直接信號(hào)采集、直接信號(hào)接收的模式，這也就是實(shí)現(xiàn)了主變的間隔自治。需要注意的是，如果輸電線路是35KV及其以下的話，電容器和所有變電間隔都是可以利用保測(cè)裝置的，來(lái)實(shí)現(xiàn)間隔自治，保測(cè)裝置是集保護(hù)、測(cè)量以及故障錄波等為一體的裝置。

3 總結(jié)

隨著電力企業(yè)在社會(huì)發(fā)展中的重要作用不斷凸顯，提高其智能化應(yīng)用水平就顯得十分必要。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，變電站是重要組成部分，它是調(diào)控輸送電的重要環(huán)節(jié)，相對(duì)于傳統(tǒng)變電站來(lái)說(shuō)，智能化變電站應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更為突出，可以有效避免因?yàn)槿藶榭刂扑斐傻腻e(cuò)誤問(wèn)題發(fā)生，而且在自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)上，也逐漸趨于兩層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，這樣不僅可以降低投入成本，而且更能適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展需求。

參考文獻(xiàn)

[1]張建庭.智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工程調(diào)試技術(shù)探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（03）：152-152.

作者單位

國(guó)電南瑞科技股份有限公司 江蘇省南京市 211106