智能變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

國網(wǎng)浙江杭州市臨安區(qū)供電有限公司 孫 望 郝剛剛 嚴(yán)雙喜 楊 銘

本文以鄖縣220kV變電站工程為例，分析智能變電站所采用“三層兩網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理性，為智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用提供參考依據(jù)，為新一代智能變電站建設(shè)提供經(jīng)驗。

1 引言

變電站自動化系統(tǒng)（SAS：Substation Automation System）是應(yīng)用自動控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通過計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)或自動裝置對變電站內(nèi)全部設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制、保護(hù)和協(xié)調(diào)等，從而代替各種人工運(yùn)行作業(yè)，提高變電站運(yùn)行、管理水平的變電站運(yùn)行控制系統(tǒng)（劉霞.智能變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計[J].經(jīng)貿(mào)實(shí)踐,2017(18)）。智能變電站自動化系統(tǒng)一般采用開放式分層分布結(jié)構(gòu)，由“三層兩網(wǎng)”構(gòu)成，“三層”指站控層、間隔層、過程層；兩網(wǎng)指站控層/間隔層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)（王燕,王青,孫名妤.智能變電站自動化系統(tǒng)新方案[J].電子技術(shù)與軟件工程,2018(14)）。

2 鄖縣220kV變電站自動化系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)整體構(gòu)架

鄖縣站為220kV變電站，自動化系統(tǒng)采用“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，“三層”為站控層設(shè)備、間隔層設(shè)備和過程層設(shè)備，“兩網(wǎng)”為站控層網(wǎng)絡(luò)（邏輯上分為站控層網(wǎng)絡(luò)和間隔層網(wǎng)絡(luò)）和過程層網(wǎng)絡(luò)。自動化系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 自動化系統(tǒng)框架示意圖

站控層網(wǎng)絡(luò)按其信息流的時效性，可分為實(shí)時信息流和非實(shí)時信息流，為了保證兩種信息流的有效隔離，需要增加防火墻將站控層網(wǎng)絡(luò)分為站控層I區(qū)和II區(qū)，考慮到220kV變電站的在電網(wǎng)中重要地位，站控層I/Ⅱ區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用雙星型以太網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，在A網(wǎng)絡(luò)故障時，B網(wǎng)可保證站控層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)站控層設(shè)備與間隔層設(shè)備、站控層設(shè)備之間及站控層設(shè)備和調(diào)度自動化系統(tǒng)主站的通信。

間隔層網(wǎng)絡(luò)在物理上和站控層網(wǎng)絡(luò)共享網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，在邏輯上間隔層設(shè)備建立間隔層設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)（廖明山,顏文旦,賴青嵐.220kV常規(guī)變電站綜合自動化系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)[J].電工技術(shù),2018(7)），實(shí)現(xiàn)間隔層設(shè)備間GOOSE邏輯聯(lián)閉鎖等功能，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用雙星型以太網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)。

過程層網(wǎng)絡(luò)采用GOOSE和SV共網(wǎng)，雙重化配置保護(hù)、智能終端和合并單元的主變間隔采用雙星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，220kV部分取消過程層網(wǎng)絡(luò)，110kV線路及分段等采用單星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（馮豆,張春龍,李君,等.基于以太網(wǎng)的變電站自動化網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計[J].制造業(yè)自動化,2018(1):154-156）。

2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

鄖縣站采用“三層兩網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器集成，圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)集成，微機(jī)五防主機(jī)由監(jiān)控主機(jī)來實(shí)現(xiàn)，Ⅱ區(qū)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)集成電能量采集裝置功能，綜合應(yīng)用服務(wù)器集成Ⅲ/Ⅳ區(qū)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)，配置一套公用測控，公用測控裝置采集1站控層及110kV過程層A/B網(wǎng)層GOOSE、SV網(wǎng)絡(luò)報文，220kV線路間隔GOOSE、SV網(wǎng)絡(luò)報文由多功能測控裝置直接采集。這樣簡化了站控層監(jiān)控配置，減少了屏柜數(shù)量，節(jié)約主控室的面積。

在過程層網(wǎng)絡(luò)配置方面，220kV線路、母聯(lián)及主變220kV側(cè)：配置雙套智能終端合并單元集成裝置；220kV、110kV母線：配置雙套合并單元；主變110kV及10kV側(cè)：配置雙套智能終端合并單元集成裝置；110kV線路及分段：配置單套智能終端合并單元集成裝置；主變本體配置單套本體智能終端，本體智能終端含非電量保護(hù)功能；

過程層設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)測IED共柜布置，下放安裝于就地智能控制柜內(nèi)；計量模塊取消電能表，計量功能由測控裝置實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)論

鄖縣站220kV變電站220kV間隔取消過程層，節(jié)約了交換機(jī)；監(jiān)控主機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器集成，圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)集成，微機(jī)五防主機(jī)由監(jiān)控主機(jī)來實(shí)現(xiàn)，充分利用公用測控裝置，這樣簡化了站控層監(jiān)控配置，減少了屏柜數(shù)量，節(jié)約主控室的面積，節(jié)約設(shè)備投資。總體上，十堰鄖縣智能化變電站自動化系統(tǒng)配置方案技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,符合“兩型一化”變電站建設(shè)的要求。