智能變電站二次系統技術探討

智能變電站二次系統技術探討

張婉艷

（國網福建德化縣供電有限公司 福建 泉州 362500）

摘 要： 隨著國民經濟的快速發展和科學技術的不斷進步，電網技術的發展越來越快，逐步向信息化、數字化、自動化、互動化的智能電網邁進。智能變電站有數據共享方便、二次回路簡單、節約投資和占地少等優點，是未來的發展趨勢。智能變電站是智能電網的重要環節，對于提高電網運行管理水平、保障電網安全穩定運行具有十分重要的意義。本文首先分析了智能變電站的技術特點，并對智能變電站二次系統關鍵技術進行了深入探討。

關鍵詞： 電力系統；智能變電站；二次系統

1 引言

智能變電站是采用先進、可靠、集成和環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和檢測等基本功能，并具備支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策和協同互動等高級功能的變電站。與傳統變電站相比，智能變電站能夠完成范圍更寬、層次更深、結構更復雜的信息采集和信息處理，控制手段更加靈活可靠，是變電站的發展方向。而在智能變電站設計中，二次系統占據重要的地位，本文主要針對智能變電站二次系統設計展開探討。

2智能變電站技術特點

智能變電站通過使用智能設備、統一的通信規范、三層兩網的網絡結構、一體化的信息平臺，與常規變電站相比，能夠對變電站進行綜合的數據分析，從而實現電網的優化和安全運行。

新一代智能站以“系統高度集成、結構布局合理、裝備先進適用、經濟節能環保、支撐調控一體”為目標，采用更智能的設備，進一步在線監測裝置，特別是二次設備在線監測，強化一體化平臺的智能告警、故障分析等高級應用，使系統更加集成可靠。

新一代智能站與常規變電站的相比，主要技術優勢表現在以下幾點：

（1）數據采集數字化。電流、電壓的采集環節采用非常規互感器，如光電式互感器或電子式互感器，實現了電氣量數據采集環節的數字化應用。

（2）系統分層分布化。根據IEC61850標準的描述，變電站的一、二次設備可分為：站控層（變電站層）、間隔層和過程層。過程層通常又稱為設備層，變電站綜合自動化系統主要指間隔層和站控層。

（3）系統結構緊湊。緊湊型組合電器將斷路器、隔離開關和接地刀閘、TA和TV等組合在一個SF6絕緣的密封殼體內，實現了變電站布置的緊湊化。

（4）系統建模標準化。IEC61850標準為變電站自動化系統定義了統一、標準化信息和信息交換模型。

（5）信息交互網絡化。新一代智能變電站內設備之間連接全部采用高速的網絡通信，二次設備不再出現常規功能裝置重復的I/O現場接口，通過網絡真正實現數據共享、資源共享，常規的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。

3智能變電站二次系統關鍵技術

3.1 GOOSE通信傳輸技術

智能變電站之所以智能，是因為變電站的各個設備之間實現了協同工作，且自動化功能運用的地方逐漸增多。這些功能得以實現智能化的重要基礎在于電子設備之間的通信功能具有穩定的可靠性和實時性。通信傳輸技術的實時性主要得益于面向通用對象的變電站事件（GOOSE），它提供了一個可靠的系統范圍，并能在這個范圍內快速傳輸輸入、輸出數據值。為了保證信息的實時性，GOOSE采取了多播或廣播的高效方式向多個電子設備傳輸同一通用變電站事件信息，更為智能的是，GOOSE還包含信息優先輸入和超時重播模式。

在智能變電站中，GOOSE通信傳輸技術主要適用于間隔層設備間，不僅用于傳輸狀態變化信息以及設備問的通信，還可用于其他智能業務。GOOSE通信技術的運用可以說是智能變電站的重要特色之一，它實現了二次系統的便捷性、靈活性，減少了各個裝置及控制屏間的硬連接線。

3.2二次設備狀態監視技術

二次系統功能的完善是智能變電站建設的關鍵，各個設備之間通過GOOSE通信傳輸技術實現了信息交換，而電子傳感器的應用也減少了常規電纜的鋪設，軟壓板功能取代了硬壓板功能，二次系統運行完全處于抽象虛擬狀態，這在推動變電站實現智能化的同時，也給運行維護和調試帶來了一定的難度，因此對二次設備進行可視化監視非常必要。

目前有些變電站在建設中便采用了以圖形或表格的形式對二次設備狀態進行監視的技術，主要是對通信鏈路、數據有效性和壓板狀態等方面在后臺進行統一的監視展示，從展示的動態效果中可以隨時觀察線路保護與相關設備的二次回路和連接，也可以看到壓板狀態和設備檢修狀態。這種監視技術的運用就像是開展了一次全面的排查，可以提高變電站的調試效率，也可以準確定位設備故障，應用起來非常方便和便捷。

3.3通信同步時鐘技術

智能變電站中采用電子傳感器傳輸信息，這種方式給變電站自動化系統帶來了革命性的變化，它的運用大大減少了二次電纜的鋪設，使數字化信息傳輸更快更廣，實現了單點發送、多點共享的模式。電子傳感器的應用也帶來了另外一個問題，即同步采樣。眾所周知，設備故障判斷及系統穩定分析都依賴于同步采樣，數字化信息采集是數字化系統信息處理的前提，因此，完善智能變電站的建設首先應該解決時鐘同步問題。

目前，二次系統采用的時鐘同步技術主要借鑒于西門子高壓直流輸電系統，這也是不同領域設備系統相互融合的體現。在實際工程操作中，根據每個工程的具體情況，二次系統一般會提供3種不同的實現模式，其中，利用“對時脈沖+SNTP”相互配合實現通信時鐘同步方案。

3.4集成實驗技術

智能變電站中信息交互方式的改變以及新設備、新技術的應用，使得試驗重點和方法與常規變電站完全不同。智能變電站試驗側重于虛端子檢查、互通性試驗和一些專項性能的試驗等，而這部分重點工作可以在廠內或實驗室開展。按照實際工程情況，將二次設備進行系統組態配置，并充分利用實驗室或廠內環境，核查系統配置的正確性，完成設備間的互聯、互通，驗證新設備、新技術的專項性能，保證系統功能的正確性和完整性。這種試驗模式即為系統集成試驗，為后續現場調試工作和運行維護工作提供技術保障。

智能變電站集成試驗流程可分為組態配置、單體試驗、專項性能試驗及系統試驗四個階段。組態配置主要是按照設計要求，將各獨立設備的能力描述文件ICD有機地組合成系統的配置文件SCD，并完成系統功能，然后再導出各設備的實例配置文件CID，下裝到設備中運行；單體試驗主要是對單體設備的配置正確性、采樣功能、開入開出功能和邏輯功能進行檢查，確保獨立設備功能的完好；專項性能試驗是針對智能變電站應用的電子式互感器、網絡等新設備、新技術的功能和性能，開展全面、深入的試驗，確保其功能和性能滿足設計要求；系統試驗是在單體試驗和專項性能試驗完成的基礎上，按照現場配置構建成二次系統，驗證整個系統功能的完整性，主要是設備之間的聯動性能。

4 結語

智能變電站建設是當前我國智能電網建設的關鍵環節，起著重要的支撐作用，占據核心地位。智能變電站的二次設計是一項專業且復雜的系統工程，不僅要考慮運行的安全性和穩定性，同時系統的相關功能必須要滿足要求。電力企業應當重視智能變電站二次設計工作，不斷進行改進和完善，推動智能變電站的建設與技術應用。■

參考文獻

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