关于智能电网变电技术与二次系统的探讨

李建军 赵毅 王彦红 朱庆洋

摘要：本文通过对智能电网变电设备与技术的探讨，实现智能化变电站对我国变电站的自动化运行和管理会带来深远的影响，具有重大的技术和经济意义。

关键词：智能电网 变电技术 二次系统调试

中图分类号：F407文献标识码： A

一、智能电网的定义与特点

根据中国电力科学研究院胡学浩副总工程师在2009年举办的清洁能源国际峰会中的发言所提到智能电网概念，可以定义成：首先要有测量传感系统，通过通讯、信息系统，把这个信息传递到调度控制部门，然后再有一些先进的计算机技术和控制技术，对智能电网进行控制，所以它是有先进技术和物流电网最好的集成，说得通俗一点，智能电网就是智能加电网，智能比较偏重于二次系统，电网偏重于物理系统。

二、数字化变电站与传统变电站的区别

传统变电站与数字化变电站的物理结构几乎没有差别，两者的功能和接口结构以及系统运行则具有完全不同的特性。传统变电站功能完成和信息传递同连接和设备物理结构限定，而数字化变电站则完全通过网络来分配和交换信息，两者存在巨大差异。因此在建设、运行、维护和管理等方面，数字化变电站有其独特的优势，传统变电站与数字化变电站两者存在主要差别在于：

①智能终端就地化，减少二次电缆使用量，取而代之为光缆。

②跳闸方式发生了变化，保护装置出口采用软压板方式进行投退。

③程序化操作，IEC61850的应用使保护等二次设备具备远方操作的技术条件。

④二次系统网络化，安全措施发生变化。

⑤自动化、保护专业逐渐向二次系统专业融合，运行、检修规范发生变化。

⑥调试方法发生变化，需要网络联调，使用的试验仪器设备发生变化。

三、相关技术与二次设备

1、在线监测技术

以往对于变压器、断路器等变电站一次设备的工作状况多年来普遍采用对设备进行定期检修预试制度，即定期停电后进行预防性试验（离线）来掌握其信息以决定能否继续运行，存在需要停电、试验真实性和实时性差等缺点。

智能变电站在线监测系统采集变压器、断路器、GIS、电流互感器、电压互感器等主要高压设备状态信息，进行数据采集、实时显示、诊断分析、故障报警、参数设置等，实现对变电站电气设备状态在线监测的系统化和智能化，使其具备自身状态信息管理、诊断、评估和控制的功能，通过与智能综合组件结合或集成，构成具有测量、控制、保护、计量和监控功能的统一实体实现其智能化。同时，进行可视化展示并发送到上级系统，为智能电网实现基于状态检测的设备全寿命周期综合优化管理提供基础数据支撑，全面提升设备智能化水平，实现电网安全在线预警和设备智能化监控。

2、合并单元

合并单元作为数字互感器、智能化一次设备、智能化二次保护、测控和计量设备的中间连接环节，其主要功能是接收一次设备的信号，并对采样的数据进行汇总。根据二次接入设备的要求，输出相同或不同的数值和开关信号，同时可接收二次设备的输出信号，至智能化一次设备。

3、网络化的二次设备

智能变电站系统网络化的二次设备架构采用三层网络结构：站控层、间隔层、过程层。

站控层包括监控主机、远动通信机等。站控层由计算机网络连接的系统主机、工作站、远动主机、保护信息子站等设备组成，提供变电站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层设备等功能，形成全站监控、管理中心，并可与调度中心、集控中心、保护信息主站通信。智能变电站相比传统变电站，整个站控层网络采用IEC61850通信标准，其模型描述能力大大提高、装置互操作性大大增强。

四、智能化变电站二次系统的调试

采用光纤作为连接介质连接外界与智能化变电站保护装置是通用的方法，运用网络化的设备来传递信息。介于以上的各种方式的改变，其设备保护的调试也应该相应的做出调试。这其中变化调试的仅仅只有信息传递的方式，因为保护装置并没有发生本质的变化，正因为这样，检测标准沿用原来的并无大碍。

1、 保护装置的调试

关于保护装置的输出的调试，智能终端直接传输跳闸以及之间的闭锁信号的启动是通过GOOSE来进行保护的。而GOOSE报文检测，则主要是对整组传动以及装置实际转动的验证保护装置，对所输出的信号正确性和实时实地性进行保护。以GOOSE的联系表为依据，检验可以细致到一个信号甚至一个点上。

关于电流和电压采样检测的调试，智能变电站的智能化使得来自于合并单元下的光数字信号替换了初始起保护的装置电压和电流量的模拟量输入方式。光数学保护测试仪的使用，使得可以从保护装置光纤入口以太网处直接进行输入检测，这样监测的数据一般情况下是零误差，先前测试过程中的采样精度检测以及零漂均可以不用进行。但是因为目前的光数字保护测试仪输出信号传输过程中的不确定性，对于再采样技术的准确度无法准确定位，所以仅限于使用在无跨间隔数据要求的保护装置测控以及仪表的二次设备。对于母线保护和变压器差动保护这些有间隔数据限制要求的保护装置，就目前的技术而言只能通过传统的手段保护测试仪加模数转换器，以此来实现电压数字化输入和电流信号的输入。

2、启动调试

就二次系统来讲，启动调试调试过程主要是对向量的调试过程。但是从智能化变电站的角度上看，是对二次设备自身测量的确认正确与否上的调试。调试通信接口，是因为通信接口的功率裕度对通信可靠性具有相当的影响力，要对接收功率、接收灵敏度功率和端口发送功率进行细致测量，还要对合并单元激光供能输出功率进行调试。

3、 二次回路的其他调试检测

光纤以太网在智能化变电站中被广泛大量的使用。因此检测光纤以太网物理连接性的正确与否和可靠程度，可以通过检测光收发器的功率、光通道衰耗、误码率以及光纤网络通信正常与否、光纤头清洁是否来验证，再加之网络分析仪从旁辅助检测网络性能，就会使得整个检测过程完美无瑕。SV网、MMS网和GOOSE网的这些网络作为智能化变电站重要组成部分，安装在智能化变电站中的在线通讯监视系统，对变电站各路的网络信息进行实时的监视和分析，这样就可以准确而又快速的查询到特殊信息位置和故障点的准确定位。配备大量的交换机在过程层和间隔层，当其中一台或者多台交换机出现故障的时候，就很有可能会导致多个间隔的保护拒动造成事故发生，所以一定要保证交换机的保证性。

4、 智能化变电站对于二次系统调试的影响作用

智能化变电站对二次系统调试的影响作用很多，其中包括：使得二次系统一体化，二次接线设计简单化和变电站继电保护配置的简单化。在这里我们详细对二次接线设计简单化的功用做一详细剖析。数字化在EVT和ECT中得以实现，在光纤传输的辅助下，对于抗干扰能力提升不少，并且将传统互感器的二次交流回路适时摒弃掉，将一、二次系统间的电器隔离真正实现。主控制室的保护以及控制现场执行机构与测控设备间无直接关联，是因为有了智能开关的运用。智能开关是一个终端设备，它通过接受执行控制命令，界限分明的各单元，对于继保人员工作中误接线现象和误触碰现象进行有效的控制进而减少其出现频率。简化了断路器二次接线设计，使得继电保护装置I/O插件有效减少，将变电站全生命周期的成本造价进一步提高。

总结：

国家电网对于智能变电站极为重视，为了实现智能变电站二次系统的结构设计，应该运动新的技术，新的设备，高端的人才去进行优化，从而突出智能变电站二次系统的核心功能，让过程安全可靠。

参考文献：

[1].高鹏飞.浅谈智能变电站二次系统优化以及应用研究[J].中国新技术新产品2012（17）

[2].谢晓虹.浅谈110kV智能变电站二次设备配置及布置优化方案[N].北京电力高等专科学校学报2012（11）

[3].陈波.500kV智能变电站二次系统的优化整合：疗案研究[J].机电信息2012（18）