智能变电站二次系统设计方法研究

简辉



智能变电站二次系统设计方法研究

简辉

湖南华晨工程设计咨询有限公司，湖南 长沙 410007

随着人们对电力的需求越来越大，为了保证用电需求能够得到切实满足，必须切实提升变电站的运行效率及安全可靠性。从变电站运行的实际情况来看，自动化技术、电子技术、计算机技术等均得到了充分的应用，而这也就使得电力系统的复杂性提高了很多，二次系统设计显得尤为重要。主要以老龙井110 kV变电站作为研究案例，对智能变电站二次系统设计方法予以探讨，以期使智能变电站的运行更具实效性。

智能变电站；二次系统；设计方法

引言

智能化手段应用在电力系统中能够提升电力系统的稳定性，所以智能电网的建设已成为电力行业的发展趋势，智能变电站也越来越多地出现在电力系统中。本文结合笔者的工作实践经验，分析了智能变电站的二次系统设计方法等内容，为今后的智能变电站应用提供参考。智能化之后的变电站主要体现在数据传输方面，从模拟信号升级到了数字信号，相应的一些配套设备也进行了升级换代。这样的改变能够提升系统的运行效率和安全性。通信上的差异及智能化装置的加装，往往需要搭建通用的运行平台，做到信息的共享与安全。

1 智能变电站及老龙井110kV变电站概述

在网络技术、通信技术越发成熟之际，将这些技术予以充分应用可解决变电站存在的问题，并提高变电站的智能化程度。所谓智能变电站，即要确保智能化设备、网络化设备能够切实整合起来，从而完成信息的收集、处理工作，确保数据更为完整，并保证相关的数据得到共享，从而使电网决策更为准确，并对电力设备运行的具体状况予以有效管控。电网的运行需要大量的数据进行状态监控，这样才能实现对整个电网系统的稳定性控制。智能变电站能够在正常运行的状态下采集大量的实时数据。这些数据传递给电网之后，电网就能够更好地进行状态决策，所以智能变电站是推动智能电网建设的基础所在。所以智能变电站的设计及建设至关重要，应重视并不断提高变电站的智能化程度。老龙井110 kV变电站是新建变电站，按110 kV、10 kV两个电压等级设计，根据110 kV接入系统方案，本期老龙井110 kV出线2回：由现已架横店村220 kV变-解放路110 kV变的110 kV线路剖进至老龙井变。老龙井-横店村线路长度约为7.6 km，老龙井-解放路线路长度约为2.25 km。具体建设规模详见表1。

2 智能变电站二次系统设计

2.1 系统构成

从功能角度来说，变电站主要包括站控层、间隔层以及过程层。站控层的组成设备主要是监控主机、远程通信设备、数据网服务器等，通过其能够对间隔层、过程层展开有效的控制。在整个智能变电站系统中，站控层能起到一定的监管作用，也可以和远程控制方进行通信，其作用是很大的。间隔层的组成系统呈现出多样性，比如有保护系统、监控系统以及计量系统等。在系统发生故障时，间隔层能够独自进行控制。过程层必然会发展成智能一次设备，确保设备的接口呈现出数字化特征。当前，智能变电站采用的设备为一次设备加上智能组件这样的方式，能监控智能变电站的二次设备运行。

表1 老龙井110 kV变电站建设规模一览表

2.2 虚端子

在对智能变电站二次系统进行设计时，相关人员必须关注保护装置间的信息传输、分合闸出口传输，数据信息也要完整记录。如果这些信息是通过一根光缆传输的，那么就不需要传统的接线端子。当然，二次系统回路原理并未因网络传输出现变化。从智能装置需实现功能的角度来说，SV采样信号和GOOSE输入输出信号与传统二次回路是有着明显对应关系的。这些智能装置一般是涵盖ICD文件的，因而在SV信号进行传输之时，应依据常规模拟量来定义智能装置的虚端子，而GOOSE输入输出信号和开关量输入输出端子是相互对应的。为了能够对SV、GOOSE信号予以有效的传输与应用，在智能装置ICD文件上建立与这些信号相对应的“端子”，就是所谓的虚端子。

2.3 设计流程

从变电站二次设计来看，一般要从设备电压等级、相关装置的实际情况来完成设计工作。具体来说，要完成装置物理连接图、全站光缆清册的绘制工作。此图可以清晰地显示所有的光缆布局，因此能够迅速找到所有的光缆接口以及设备的具体布置位置，有助于对整个系统进行详细的规划与改进。要依据设计图纸明确二次系统设计的具体技术方案，要确保二次设备到位，同时要依据各电压等级的SV数据流程图以及GOOSE流程图来完成绘制工作。SV数据流图能够标示变电站设备的电流和电压数据之间的连接方式，并上传信号。断路器、隔离开关控制之间的联系能够利用GOOSE数据流来完善。

3 智能变电站二次系统安全防护设计

3.1 横向安全防护

在安全Ⅰ区和Ⅱ区的中间要利用防火墙来进行隔离，而安全III区和以上两区则要通过正/反向的隔离装置来使得强隔离切实达成。本站各区信息分布如下。

在安全Ⅰ区中，利用中央计算主机获取所有电网运行及设备状态的信息，然后分析和处理数据，进而将数据转换成系统调整电网稳定的相关支持信息。网关机能够通过调度中心交换数据，从而实现对指定主站的访问及数据获取，进而实现安全I区对整个电网系统的运行调度。在安全Ⅱ区中，利用中央计算机主机获取到所有关联设备的状态信息，这样就可以将安全、运行参数、潜在风险等各方面的数据传递到服务器中，然后服务器对所有的基础参数进行分析与预判，进而发出状态调整指令。通信网关利用上述的数据可以实现防火墙的有针对性筛选与过滤，保证远程服务的安全性，确保服务器的数据交换安全性。然后Ⅲ/Ⅳ区的数据则利用正反向隔离来实现数据的安全交换。这样三个分区相互隔离，数据之间的传递都经过安全验证，在满足了信息交互的基础上实现了系统的安全。

3.2 纵向安全防护

通过认证、加密这样的方式能够使数据纵向传输更为安全。安全Ⅰ、Ⅱ区计入电力调度数据网时，要配置好纵向加密认证装置，这样可使网络层实现双向身份认证，对数据进行加密处理，并对访问予以有效管控，同时能够和业务系统通信网关设备进行有效的配合，确保传输层、应用层更安全。

4 结束语

总而言之，笔者从系统、信号传输及安防几个方面对智能变电站二次系统设计方法进行分析，并提出了相应的解决措施。要做好从传统变电站设计到智能变电站设计的转变，就要求设计人员充分了解二次系统设备厂家的发展形势，对这个环节的意义做到深刻理解，并娴熟的掌握设计手段，利用虚端子的设计及其使用，对二次系统设计加以优化，为变电站可以实现高品质的供电及安全稳定运行提供重要的保障。

[1]王增华，窦青春，王秀莲，等. 智能变电站二次系统施工图设计表达方法[J]. 电力系统自动化，2014，38（6）：112-116.

[2]曹楠，王芝茗，李刚，等. 智能变电站二次系统动态重构初探[J]. 电力系统自动化，2014，38（5）：113-121.

[3]王克祥，王秀莲，李响，等. 智能变电站网络通信引起的二次系统设计变化[J]. 电力勘测设计，2013（5）：60-65.

[4]马杰，李磊，黄德斌，等. 智能变电站二次系统全过程管控平台研究与实践[J]. 电力系统保护与控制，2013，41（2）：67-72.

Research on Design Method of Secondary System of Intelligent Substation

Jian Hui

Hunan Huachen Engineering Design and Consulting Co., Ltd., Hunan Changsha 410007

With the increasing demand for electricity, in order to ensure that the demand for electricity can be met, the operational efficiency and safety of the substation must be improved. From the actual situation of substation operation, automation planning, electronic technology, computer technology, etc. have been fully applied, which makes the complexity of the power system much improved, and secondary system design is particularly important. Taking the Laolongjing 110 kV substation as a research case, the design method of the secondary system of the intelligent substation is discussed, in order to make the operation of the intelligent substation more effective.

intelligent substation; secondary system; design method

TM762

A