智能变电站分层设计探讨及提升措施

王强+高冬梅+宁辉+皮志勇

摘 要：智能变电站通过信息一体化平台融合监控、五防、保护故障信息子站、高级应用、状态监测、各类智能辅助系统等多套系统，逻辑上采用分层分布式结构简化了二次系统的配置。在实际工程应用中存在智能设备相互之间的操作性差、后期维护不便、安全措施不明显等不足，本文提出了就地化保护、站域保护、过程层组网方式灵活化等提升措施，为新一代智能变电站的应用提供了参考。

关键词：变电站 集中监控 运行管理 措施

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（b）-0055-02

智能变电站系统逻辑上采用分层分布式结构，在综自站基础上加入过程层设备，如图1所示。其中站控层设备包括监控主机、数据通信网关、数据服务器、综合应用服务器、操作员站、工程师工作站、PMU数据集中器和计划管理终端等；间隔层设备包括继电保护装置、测控装置、故障录波装置、网络记录分析仪、及稳控装置等；过程层设备包括合并单元、智能终端、智能组件等。

1 分层设计特点

在体系构架方面，完全遵循IEC61850规范，系统建模标准化，统一的信息模型和信息交换模型解決了互操作问题，实现了信息共享，简化了系统维护、工程配置和工程实施。在信息采集与传输方面，采用全数字接口的二次设备，实现遥测遥信全数字化高精度测量与同步采集，具有精确绝对时标，全站数据统一采集及标准方式输出共享方便；利用光缆代替传统电缆，长期困扰继电保护安全稳定运行的CT开路、PT短路、电磁干扰、一点接地等问题不复存在，节约了大量二次电缆和造价，体现了节能环保理念。建立了全站信息一体化平台，信息一体化平台作为变电站全景数据收集、处理、存储的中心，融合监控、五防、保护故障信息子站、高级应用、状态监测、各类智能辅助系统等多套系统的信息及功能，简化了二次系统的配置，实现全景数据集成、标准化后统一上送，实现了源端维护。但在实际运行中，智能变电站分层设计也存在以下问题。

（1）智能变电站在实际的电力系统运行中，会由于智能设备之间的信息模型不尽相同，存在较大差异而很难确保统一，相互之间的操作性也有明显差异，这对于系统运行是不利的。

（2）智能变电站所收集的信息都是直接存储在先进的集约性设备中，这就会对系统后期改扩建和维护带来一定的难度。

（3）智能变电站在检修过程中，对待检设备实施安全隔离措施，不影响在运设备的安全运行，是一件较为繁琐、细致的工作，稍有不慎就造成误投、错投、漏投等事件，严重时还将影响电网的安全稳定运行。

2 提升措施建议

2.1 考虑采用就地化保护

站端所有保护设备都应具备两个MMS网口，直接连接到站控层MMS网络。智能管理单元采用双机配置，与站控层双网连接，获取保护数据，如图2所示。

以线路保护为例，每套线路保护均具有完整的主后备保护功能，两套保护相互独立。线路保护采用模拟量电缆直接采样，采集本间隔电流互感器的保护二次电流及本间隔三相电压、同期电压。线路保护采用电缆直接跳闸，通过GOOSE网络发布本装置的跳闸信号及其他状态信号，通过GOOSE网订阅其他保护或控制设备的相关信号（如启动失灵、闭锁重合闸等信息）。线路保护通过开关量输入方式接入必要的断路器信息（如断路器位置等开关量信息）。线路保护具备SV和GOOSE过程层共口输出功能、供站域等其他保护使用。

2.2 考虑采用站域保护

站域保护基于变电站集中采集的实时信息，集成全站备自投、低周低压减载以及优化后备保护的功能，能够为单套保护提供冗余保护功能，在保护装置故障或检修时可以在一定时间内代替原有保护，避免一次设备不必要的停运；且由于利用了多间隔的故障信息，对故障的判断更准确，可以缩短原有保护的动作时间。站域保护采用站控层、过程层、间隔层三网合一的网络架构。站控层网络与间隔层网络使用工作在ISO模型数据链路层的二层交换机，相互联系形成一个大的广播域；过程层网络使用工作在ISO网络层的三层交换机，通过VLAN将过程层交换机划分为逻辑上隔离的数个广播域。

2.3 考虑过程层组网方式灵活化

部分智能变电站主接线方式以内桥和单母线接线为主，出线间隔较少、线路之间电气联系较弱，因此，过程层网络交互数据较少，交换机利用率较低。对于此类主接线较简单的变电站，为提高运行可靠性、节省建设费用、减少日常维护量，可考虑简化分层结构设计，采取取消过程层网络的方式，设备间通过直连进行数据传输。

3 结语

近年来部分智能变电站采用了站控层、过程层、间隔层三网合一的网络架构，部分变电站采用站域保护设备，进一步推进新一代智能变电站具有冗余保护、优化后备保护、安全自动控制等多个功能。

参考文献

[1] 蔡钢，何朴，刘曦.北川110kV智能变电站调试浅析[J].四川电力技术，2011，34（2）：1-3.

[2] 陈树勇，宋书芳，李兰欣，等.智能电网技术综述[J].电网技术，2009，33（8）：126.endprint