智能变电站二次系统技术探讨

智能变电站二次系统技术探讨

张婉艳

（国网福建德化县供电有限公司 福建 泉州 362500）

摘 要： 随着国民经济的快速发展和科学技术的不断进步，电网技术的发展越来越快，逐步向信息化、数字化、自动化、互动化的智能电网迈进。智能变电站有数据共享方便、二次回路简单、节约投资和占地少等优点，是未来的发展趋势。智能变电站是智能电网的重要环节，对于提高电网运行管理水平、保障电网安全稳定运行具有十分重要的意义。本文首先分析了智能变电站的技术特点，并对智能变电站二次系统关键技术进行了深入探讨。

关键词： 电力系统；智能变电站；二次系统

1 引言

智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，并具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。与传统变电站相比，智能变电站能够完成范围更宽、层次更深、结构更复杂的信息采集和信息处理，控制手段更加灵活可靠，是变电站的发展方向。而在智能变电站设计中，二次系统占据重要的地位，本文主要针对智能变电站二次系统设计展开探讨。

2智能变电站技术特点

智能变电站通过使用智能设备、统一的通信规范、三层两网的网络结构、一体化的信息平台，与常规变电站相比，能够对变电站进行综合的数据分析，从而实现电网的优化和安全运行。

新一代智能站以“系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体”为目标，采用更智能的设备，进一步在线监测装置，特别是二次设备在线监测，强化一体化平台的智能告警、故障分析等高级应用，使系统更加集成可靠。

新一代智能站与常规变电站的相比，主要技术优势表现在以下几点：

（1）数据采集数字化。电流、电压的采集环节采用非常规互感器，如光电式互感器或电子式互感器，实现了电气量数据采集环节的数字化应用。

（2）系统分层分布化。根据IEC61850标准的描述，变电站的一、二次设备可分为：站控层（变电站层）、间隔层和过程层。过程层通常又称为设备层，变电站综合自动化系统主要指间隔层和站控层。

（3）系统结构紧凑。紧凑型组合电器将断路器、隔离开关和接地刀闸、TA和TV等组合在一个SF6绝缘的密封壳体内，实现了变电站布置的紧凑化。

（4）系统建模标准化。IEC61850标准为变电站自动化系统定义了统一、标准化信息和信息交换模型。

（5）信息交互网络化。新一代智能变电站内设备之间连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置变成了逻辑的功能模块。

3智能变电站二次系统关键技术

3.1 GOOSE通信传输技术

智能变电站之所以智能，是因为变电站的各个设备之间实现了协同工作，且自动化功能运用的地方逐渐增多。这些功能得以实现智能化的重要基础在于电子设备之间的通信功能具有稳定的可靠性和实时性。通信传输技术的实时性主要得益于面向通用对象的变电站事件（GOOSE），它提供了一个可靠的系统范围，并能在这个范围内快速传输输入、输出数据值。为了保证信息的实时性，GOOSE采取了多播或广播的高效方式向多个电子设备传输同一通用变电站事件信息，更為智能的是，GOOSE还包含信息优先输入和超时重播模式。

在智能变电站中，GOOSE通信传输技术主要适用于间隔层设备间，不仅用于传输状态变化信息以及设备问的通信，还可用于其他智能业务。GOOSE通信技术的运用可以说是智能变电站的重要特色之一，它实现了二次系统的便捷性、灵活性，减少了各个装置及控制屏间的硬连接线。

3.2二次设备状态监视技术

二次系统功能的完善是智能变电站建设的关键，各个设备之间通过GOOSE通信传输技术实现了信息交换，而电子传感器的应用也减少了常规电缆的铺设，软压板功能取代了硬压板功能，二次系统运行完全处于抽象虚拟状态，这在推动变电站实现智能化的同时，也给运行维护和调试带来了一定的难度，因此对二次设备进行可视化监视非常必要。

目前有些变电站在建设中便采用了以图形或表格的形式对二次设备状态进行监视的技术，主要是对通信链路、数据有效性和压板状态等方面在后台进行统一的监视展示，从展示的动态效果中可以随时观察线路保护与相关设备的二次回路和连接，也可以看到压板状态和设备检修状态。这种监视技术的运用就像是开展了一次全面的排查，可以提高变电站的调试效率，也可以准确定位设备故障，应用起来非常方便和便捷。

3.3通信同步时钟技术

智能变电站中采用电子传感器传输信息，这种方式给变电站自动化系统带来了革命性的变化，它的运用大大减少了二次电缆的铺设，使数字化信息传输更快更广，实现了单点发送、多点共享的模式。电子传感器的应用也带来了另外一个问题，即同步采样。众所周知，设备故障判断及系统稳定分析都依赖于同步采样，数字化信息采集是数字化系统信息处理的前提，因此，完善智能变电站的建设首先应该解决时钟同步问题。

目前，二次系统采用的时钟同步技术主要借鉴于西门子高压直流输电系统，这也是不同领域设备系统相互融合的体现。在实际工程操作中，根据每个工程的具体情况，二次系统一般会提供3种不同的实现模式，其中，利用“对时脉冲+SNTP”相互配合实现通信时钟同步方案。

3.4集成实验技术

智能变电站中信息交互方式的改变以及新设备、新技术的应用，使得试验重点和方法与常规变电站完全不同。智能变电站试验侧重于虚端子检查、互通性试验和一些专项性能的试验等，而这部分重点工作可以在厂内或实验室开展。按照实际工程情况，将二次设备进行系统组态配置，并充分利用实验室或厂内环境，核查系统配置的正确性，完成设备间的互联、互通，验证新设备、新技术的专项性能，保证系统功能的正确性和完整性。这种试验模式即为系统集成试验，为后续现场调试工作和运行维护工作提供技术保障。

智能变电站集成试验流程可分为组态配置、单体试验、专项性能试验及系统试验四个阶段。组态配置主要是按照设计要求，将各独立设备的能力描述文件ICD有机地组合成系统的配置文件SCD，并完成系统功能，然后再导出各设备的实例配置文件CID，下装到设备中运行；单体试验主要是对单体设备的配置正确性、采样功能、开入开出功能和逻辑功能进行检查，确保独立设备功能的完好；专项性能试验是针对智能变电站应用的电子式互感器、网络等新设备、新技术的功能和性能，开展全面、深入的试验，确保其功能和性能满足设计要求；系统试验是在单体试验和专项性能试验完成的基础上，按照现场配置构建成二次系统，验证整个系统功能的完整性，主要是设备之间的联动性能。

4 结语

智能变电站建设是当前我国智能电网建设的关键环节，起着重要的支撑作用，占据核心地位。智能变电站的二次设计是一项专业且复杂的系统工程，不仅要考虑运行的安全性和稳定性，同时系统的相关功能必须要满足要求。电力企业应当重视智能变电站二次设计工作，不断进行改进和完善，推动智能变电站的建设与技术应用。■

参考文献

[1]高翔.智能变电站技术[M].北京：中国电力出版社，2012.

[2]李孟超，王允平，李献伟等.智能变电站及技术特点分析[J].电力系统保护与控制，2010，38（18）：59-62，79.

[3]樊陈，倪益民，申洪等.中欧智能变电站发展的对比分析[J].电力系统自动化，2015，（16）：1-7，15.