智能化变电站关键技术浅析

河钢宣钢公司设备能源部 尹燕民

智能化变电站关键技术浅析

河钢宣钢公司设备能源部 尹燕民

本文结合智能化变电站的应用现状，研究了基于IEC61850规约的智能化变电站关键设备配置和技术要求，并对其中的关键内容进行了梳理总结。

智能化变电站；电子型互感器；规约；网络通讯

1. 引言

智能化变电站就是利用数字化技术使变电站的信息采集、传输、处理、计量、输出过程全部数字化，并使通信网络化、模型和通信协议统一化、设备智能化、运行管理自动化。智能化变电站的组成包括智能化的一次设备和网络化的二次设备，以下进行分类介绍：

2. 电气一次部分

智能型变电站的一次设备与传统变电站的主要差别在于电子型互感器的使用，电子型互感器的运用应该遵循以下配置原则和技术要求：

（1）配置原则。智能化变电站应该配置电子型互感器，相比于传统的铁磁式互感器，电子互感器在制造体积，变比线性度以及抗饱和能力等方面，均具有铁磁性互感器无法比拟的优势，同时，电子型互感器的制作过程不需要使用铁芯、铜线等材质，降低了制作成本，具有良好的经济性特点。电子型互感器的应用应该首先考虑在户外敞开式配电装置中，此类配电装置的到集中控制屏的传输距离较远，应用电子型互感器能够实现电压电流信号的就地数字化；电子型互感器的应用还能取代电力变压器高压测套管型电流互感器，从而简化高压测一次接线，降低电力的设备的制造和安装难度，尤其是在取代了变压器低压测电流互感器之后，能够克服磁通饱和对于电流采集精度的影响，提高电力系统继电保护的数据精确程度；对于老式开关柜，如暂时无法直接升级为电子型互感器的，也可以通过合并单元来完成数字转化功能，实现信号的数字化。

（2）技术要求。电子型互感器的制作应该规范其与合并单元之间的数据接口，并采用统一规范的标准传输协议；用于测量的电流互感器准确级别至少应该达到0.2S级，保护用电流互感器的准确级别最低应达到5P，测量用电压互感器的准确级别应该达到0.2，保护用电压互感器的准确级别最低达到3P；电子式互感器的供电方式适宜采用直流电源供电模式；对于双路独立采样的电子式互感器来说，每一路采样系统其传感、采集、合并等单元都应该分别独立配置，并采用双A/D系统配置，一套配置只能满足一路采样的需求。

3. 电气二次部分

3.1变电站自动化系统

智能化变电站的系统配置应遵循以下原则：智能化变电站在其站控层应该包括监控主机、操作员工作站、网络通讯装置、通讯记录分析系统以及智能化接口设备；间隔层应该包括保护装置、测控装置、电能计量装置、数据采集装置以及该层设备适配的智能化设备等。

（1）监控主机（可兼操作员工作站）。监控主机是变电站综合自动化系统中系统和操作人员人机交互的主要设备，必须满足操作人员对于操作系统可靠、安全、直观、便捷等方面的要求，监控主机的配置应该满足监控系统软件运行对于硬件的基本需求，并在此基础上充分考虑到一定时间内系统软件升级的需要；监控主机应实现综合自动化系统运行数据、保护信息的保存和故障信息的管理功能，在变电站正常运行过程中，监控主机完成运行数据的采集和处理，并且能够实时完成和上级调度中心的通信工作；监控主机一般情况下都采用双套配置的方式。

（2）测控装置。智能化变电站的测控装置应该统一遵循DL/ T860标准，并且为了满足智能化要求，测控装置还应该具备自描述功能，可以实现与站控层的直接通讯；与测控装置可以通过支持GOOSE报文来完成控制命令的下发以及防误操作闭锁功能；测控装置的内部功能投退和出口功能可以通过软压板进行选择，在此之外，还应该单独设置专门的检修硬压板作为硬件隔离。

（3）保护装置。保护装置的采样以及跳闸的设置要求应该符合Q/GDW383-2009的相关要求，同时，与测控装置一样，保护装置也应该遵循DL/T860的标准进行建模，并且可以实现完整的自描述，采用GOOSE报文来实现状态和故障信号与站控层设备的传输，保护装置的压板设置应该与测控装置相同，也同样需要设置检修压板；保护装置与测控装置最大的不同就在于在需要进行双重化配置的时候，一套保护装置只能接入一个网络，不允许在双重化配置的网络中进行跨接，保护功能的功能性设置应该独立于外部对时系统，同时必须满足继电保护规范要求。

（4）远动通信装置。远动通讯装置在智能化变电站硬件系统中发挥的作用非常关键，远动通信装置的使用完全取代了大量信号电缆。远动通信装置的主要作用是实现站控层和间隔层之间的数据实时通信，远动通信装置主要使用的标准为DL5002和DL5003，并且具备通讯规约的转换和选择功能。在设计远动通信装置的性能和容量指标应该充分考虑站控层设备传输数据的需求，并且应该实现冗余配置。

（5）故障录波装置。作为变电站综合自动化系统的重要功能化，智能化的故障录波的数据波形记录功能主要通过采样值网络和GOOSE网络实现，在系统中可以采用集中设置和分布式设置两种方式，组网方式适合与测控系统、保护系统统一组网；智能化变电站的故障录波报文数据容量非常大，这种情况下为了保证数据传输的速度和安全，一般适宜选择为COMTRADE格式。此外，故障录波系统还可以通过专门的接口接入保护和故障信息管理子系统，实现故障数据的采集、分析和保存。

3.2网络通讯设备

配置智能化变电站的网络通讯设备应该遵循以下原则：交换机应该选择符合现场工况环境的工业交换机，应满足DL/T860标准，并持有电力工业自动化检测机构的合格报告；间隔层网络交换机配置应按照不同的设备室和不同的电压等级设置，在端口的选择上应该本着尽量集中的原则，尽可能少增加交换机数量；站控层网络交换机在选择时应该按照单台交换机可以完成站控层网络设备接入的原则，并实现冗余配置。

3.3其它设备

变电站综合自动化系统应配置一套高精度的全站对时同步系统，主时钟冗余配置，授时系统可以选用北斗系统或者GPS系统，精度标准应该满足站内设备的同步和授时精度。站控层应该优先选择SNTP网络对时方式；间隔层设备应该选择IRIG-B对时方式，目前比较先进还可以选择IEC61885规约进行对时。

智能化变电站应该配置通讯、UPS、直流、交流等设备电源的智能监控单元，并且实现上述设备的一体化配置，统一转化为DL/ T860模型数据，接入变电站综合自动化系统，实现其运行状态和参数的实时传输和监控。

此外，变电站还应该配置完备的视频监视和安防系统，系统可以实现与综合自动化系统报警时间的联动以及对全站应急照明的辅助控制。

［1］朱莹，邰能灵，刘海洋.电子式互感器在泸定站智能化改造中的应用［J］.华东电力，2012（03）.

［2］朱利君，邵剑峰，李萼青，荣吉良.智能变电站设备建模与组态配置［J］.华东电力，2012（06）.