智能变电站二次回路可视化的设计与实现

霍跃全

【摘  要】随着经济的发展和社会的进步，对电的需求越来越多，对IED设备进行物理建模，并将模型与IED的ICD文件关联形成IED模型文件，将二次回路中IED设备物理模型可视化。在此基础上进行实回路的光纤光缆连接，由于每个IED模型关联了IED设备的ICD文件，在光纤光缆连接完成之后即可进行虚端子的配置，配置完成虚、实回路实现关联，可以通过虚回路和实回路的对应关系查找某一虚回路所对应的实回路，减少配置工作量，方便设计人员对变电站二次回路的理解，提高设计人员的工作效率。

【关键词】智能变电站;二次回路;可视化;设计与实现

引言

智能变电站二次回路包含继电保护、开关控制、测量回路、断路器以及电源回路等，主要通过二次设备进行互联，为一次设备提供安全监测和保护功能。在智能变电站电气设备中，由自动控制设备、二次绕组、继电器和可视化仪器等进行串联的二次电路。二次回路可对一次回路中的运行参数和元件状态进行监控、测量和保护控制。基于自动化控制技术的发展，二次回路设计使用互联网技术代替了传统的电缆回路，通过IEC61850标准实现对站内设备的数据传输和控制等功能。因此，本文针对智能变电站二次回路可视化设计，基于IEC61850标准将隐含的逻辑二次回路更加直观、全面反映智能变电站设备之间的物理连接和逻辑关系，方便管理人员随时查看，降低设备故障风险。

1智能变电站二次回路可视化的基础

智能变电站以“三层两网”结构为基础，所谓“三层两网”结构是指广电互感器、合并单元、智能终端、集成化的组合电器，以及以IEC61850标准作为基础的通信网络，通过这一结构进行数字信息的有效收集，实现对相关数据信息网络化的传递，实现对模型建设系统的标准化组建，实现对操作系统的智能化控制。与常规变电站相比，智能变电站呈现以下方面的特点：第一，建设过程中所需要的场地比较小，有效利用预制二次仓模块设计，可以实现一次设备与二次设备的集成化处理;第二，在数据收集与传输的过程中可以实现电子化与智能化，有效的利用光纤实现对电缆的替代;第三，在系统运行过程中保护功能装置与出口装置实现了对出口硬压板装置的有效替代，进而使得二次回路可以实现虚拟化;第四，为了有效防止人工操作出现误差，在后台的操作控制上实现了智能化，顺空自动化技术得到有效应用。智能变电站的结构组成具有自身的特点，这使得系统运行过程中维护工作开展的重点将转移到对光电设备以及智能化通信系统的有效监控与管理，应该积极有效地进行组合电器性能的巡检与维护工作，实现对保护装置与后台控制的时效性维护。

2智能变电站二次回路可视化的设计与实现

2.1智能变电站二次回路结构设计

智能变电站的控制系统主要是依靠终端CPU完成控制，具有在线诊断能力，既提高了监控精度，又避免人为干预造成的误差，极大地提高了二次设备运行的可靠性和稳定性。智能变电站设备的过程层，采用模块化设计，具有结构简单、可靠性高等特点。由于各个功能模块都有独立的电源供电，并且输入、输出回路相互独立，任何一个模块出现故障，只会影响局部功能，并不会导致整个系统瘫痪。管理分析装置结构主要由1个管理单元和多个数据采集单元构成。管理单元由控制装置、控制对象以及通信网络构成，负责对过程层中的交换机状态进行实时监控，并对智能变电站开关设备进行远程控制，满足改变主系统运行方式及故障处理等操作。数据采集单元负责业务数据采集和分析，主要是收集二次设备运行的工作状态，为变电站运维人员提供操作、调节和故障处理提供依据。测量及监控系统是对变电站电气设备和输电线路的运行参数进行记录，作为变电站运维人员掌握主系统运行状况、故障处理的依据。测量及监控系统由电气设备测量仪表、监控装置及通信线路组成，并采用光纤通信接口，具有多种接口形式，可对软件、硬件进行兼容配置。间隔层的构成，包含保护装置、测控装置和间隔层通信总线等，本次设计中对保护装置的接口协议和整定方向进行了简化处理，不需要烦琐的配置文件，根据采样数据的传输延时，自动完成采样数据的同步处理，从而实现过程层智能终端接口协议的简化，降低保护装置对配置文件的依赖性。基于IEC61850规约标准的站控层，通信方式呈现网络化，变电站二次回路控制系统除了完成控制、监控、保护变电站内的设备及其馈线，还能实现变电站的通信管理和软件管理等功能。

2.2智能变电站二次回路可视化的实现方法

第一，通常情况下，智能变电站的各类设备的组建是在分层、分布形式网络系统中进行的。过程层网络结构主要体现在二次设备的光缆联系当中。每一个间隔合并单元信号以及智能终端与间隔层实现网络化交换机完成各类型数据信息的交换之后，中心交换机会将相关的数据信息实施智能化的收集，同时将其传输到故障分析系统当中，最后有网络将其记录到相关的处理系统当中。第二，SV信息流程图。在智能变电站中，SV信息流程圖是对各类型设备之间电压数据与电流数据通过网络进行传播过程中的基本路线的集中体现。在线路环境是220kv的时候，线路合并单元会将所收集到的电压数据与电流数据信息通过光缆通信的方式将其传送到线路以及母线的保护设备当中。第三，在智能变电站中，GOOSE信息流图是对组成智能变电站的各个智能化装置之间存在的物理对接以及信息互动相关内容的具体体现，但是他不能够对智能变电站中各类信息之间的逻辑关系进行有效的反应。可以集中对变电站保护装置中的跳合闸、开关闸、测试与监控设备所处的位置以及保护设备之间闭锁相关信息流之间所存在的关系进行集中的体现。

结语

综上，智能变电站二次回路相关设计基本没有什么标准可以遵循，对应的设计模式难以满足智能变电站技术需要，本文在详细分析虚拟二次回路的基础上，明确了智能变电站二次回路同以往的综合变电站二次回路之间存在的差别以及二次回路可视化工具要求，进而通过过程层设施网络架构、虚拟二次回路图等图纸设计有效的反映智能设备间的物理以及逻辑连接。通过对这一优化设计方法的实行，可以使变电站二次回路相关功能实现情况以及对应的逻辑联系进行更加清晰的展示，检修人员能够清楚的了解，明确的掌握，促进工作效率的提升。

参考文献：

[1]胡思琪.智能变电站二次回路可视化研究[D].湖北工业大学，2017.

[2]唐志军，翟博龙，林国栋，陈锦山.智能变电站二次回路可视化研究[J].电子技术与软件工程，2016（18）：116-117.

[3]严浩军，姚勤丰，许欣.智能变电站二次回路可视化研究与应用[J].浙江电力，2015（09）：6一9+33

（作者单位：国网山西技培中心大同分部）