智能变电站二次设备集成整合研究

徐 秦，郑小军

积成软件有限公司，江苏 南京 210000

0 引言

应用分层分布式结构维持变电站二次设备的配置管理，可以建构具有间隔处理和独立功能监管的应用模式，提升处理的可靠性，并且还能维持良好的配置模式，有效实现信息共享、接线处理的应用目标。

1 智能变电站二次设备的构成

1.1 合并单元

在智能变电站中，合并单元可以对远端模块获取的三相电气流予以处理，打造合并和同步处理工序，并且能对数字信号予以整合处理，依据特定格式类型完成间隔级设备应用装置控制，满足数据信息整合以及分配的应用需求。合并单元能利用采集器建立模拟量向数字量的转化过程，用时互感器输出二次信号，在采集器调理后利用光纤输送到对应的合并单元。

1.2 智能终端

智能终端利用电缆和一次设备形成连接模式，并且采取光纤连接方式与保护性二次设备、测控性二次设备予以连接，从而建构完整的对一次设备予以测量的过程，维持控制效能。

（1）输入端。利用强电方式采集开关量，并且能接收2～4 mA的电流量以及0～5 V的电压量，采取的是GOOSE网络接口。

（2）输出端。利用开关量输出，采取独立MMS接口，能及时完成状态监测信息的上传，并且依据工程实际需求灵活配置输出量点数。

2 智能变电站二次设备集成整合方案

2.1 过程层

对于智能变电站而言，过程层的应用控制工作非常关键，设备需要满足IEC 61850标准。因为要利用数字化传输方式完成一次设备数据测量和开关状态信息的管控，所以合并单元和智能终端成为一次设备数字化接口的关键性元件，能有效地对电压数据、电流数据、设备通信开关等予以实时性管控。从间隔层设备的应用规范出发，就是将合并单元设定为数据输入工具，将智能终端设定为输出设备。同时，在网络采样和网络跳闸工序中，采取的是网采网跳的方式，利用过程层的采样水和GOOSE跳闸网，建立共网应用机制，若是采取IEEE 1580协议完成共网模式处理，就会形成三合一网络体系，配合合并单元和终端系统，有效替代交换机，将通信链路转变为光纤连接，维持设备集成整合的实效性[1]。

（1）在合并单元以及智能终端应用数量不断增多的时代背景下，设备整体稳定性也在不断优化。为了维持智能变电站常规化管理水平，需从同一间隔分析工序入手，保证合并单元和智能终端能针对同一个设备建立集成化较好的数据服务应用体系，从而不仅能减少整个系统中设备的实际数量，还能减少屏柜的数目，缩减相关设备的占地空间，为设备成本以及全智能变电站项目投资的优化管理提供支持。

（2）在集成体系中，较为常见的方式分为以下两种：第一，将合并单元和智能终端以简单的方式连接（见图1），将其安装在用一个机箱设备上，这种处理机制能尽可能减少设备改动，并且可以有效节省屏柜占地空间，仅采用电源板维持设备。图1中，TX表示传送，RX表示接收。

图1 过程层合并单元智能终端集成方案

第二，实现合并单元和智能终端的功能深度融合，将新的集成装置安装在固定的设计和开发模式中，在匹配共性功能的过程中即可实现人机接口、网络通信口等方面的集成处理。最关键的是，在集成整合控制体系中，对时功能、遥信功能等都能建立完整的整合处理。其中，合并单元承担的是电功能并列和切换功能改进任务，匹配合并单元模块和智能终端模块CPU就能实现资源的统筹处理，维持内部资源共享的规范性。

无论是哪种处理方式，都是将SV和GOOSE共网作为实时性应用模式，并且能保证网口传输中“直采直跳”模式维持光口数量满足要求，且能节省1/2的资源，从而降低项目的投入成本和设计难度，为经济效益的提升奠定坚实基础。

2.2 间隔层

智能变电站二次设备间隔层的基本组成部分是保护装置和测控装置，还涉及相量测量单元以及电能质量监测设备等。因为间隔层设备的应用频率较高，所以需对其进行设备集成，相对应的处理方案如下。

（1）集中式保护装置集成方案。依据IEC 61850标准能建立有效的技术应用平台，有助于提升网络采样技术的控制效果，为全站信息共享以及母线保护处理提供保障。

第一，应用集中式保护装置，主要是利用网络采样方式能维持信息的共享管理，配合网络跳闸就能实现多间隔保护处理。例如，在35 kV变电站设计方案中，集中式保护装置主要是借助线路保护插件、主变保护插件等建立应用模式，不仅能维持工程应用的需求，还能维护实时性验证处理的标准[2]。

第二，因为网络采样以及网络跳闸本身就存在延时不确定性，所以应用集中式保护装置能为“直采直跳”提供良好的环境。例如，在220 kV变电站中，其最大的差异就是将网络采样的交换机替代传统的采样传输光纤，维持应用效果，在有效减少变电站设备数量的同时，可以维持变电站经济效益[3]。

第三，近年来，CPU的性能在全面升级，因此，多间隔数据处理过程中，对应的控制方案对保护动作本身的影响较低，借助集中式保护装置冗余配置模式就能维持变电站运行的安全性和稳定性。

（2）保护测控集成装置方案。保护测控集成装置模式主要是针对110 kV及以下电压等级的变电站，在实际应用环境中，需将安全性、可靠性作为关键，并综合考量运行管理方式。变电站从传统运行模式到数字化、智能化运行模式，对应的保护测控集成装置也实现了全面升级和转型，在线路间隔处理方面，也要采取更加合理的集成处理控制机制。

大多数地区的10 kV、35 kV电压等级线路间隔通常采取开关柜的应用处理方式，即将保护装置安装在开关柜中，而开关柜面板空间有限，增加了保护以及测控装置安装的难度。基于此，要想合理配置设备数量，就要配合采取集成处理模式，配合增设控制输出板件，从而为操作节点和测控工作提供平台，集中使用电子式互感器，维持装置应用的综合水平。

另外，220 kV及以上电压等级的线路间隔，因为电压等级参数较高，对应的保护功能也会比较困难，所以需综合分析集成方案和检修要求，确保保护测控一体化装置应用的规范性，以维持双重化配置应用的效率。

（3）集中式测控装置应用方案。在智能变电站二次设备集成整合方案中，集成测控装置和集成保护装置的应用体系较为相似，集成应用对象是现有智能变电站内保护和测控的相关设备。

第一，220 kV及以上电压等级的变电站配置模式，一般是采取多用冗余处理方式，因为测控装置在实际工作中要配合实时性要求，所以需要技术人员要综合考量分段母线间隔内容，保证测控装置集成后，建立多间隔稳态数据测量。

第二，为了有效提升集中式测控装置的应用水平，需关注系统可靠性，可以利用冗余配置的方式实现对应的工序。并且，集成化测控装置能最大化建立五防联闭锁功能模块，借助网络技术即可维持间隔测量和状态信息的综合控制。

2.3 站控层

智能变电站二次设备中，站控层主要涉及监控主机、数据通信网关机等，设备在建立一体化监控系统时，集成的效果并不是非常明显，仅仅是将全站数据流向作为功能对象，有效建构完整的数据模型。

一方面，站控层设备集成化处理能减少设备的实际数量，为全站数据流向的优化提供保障，能建构完整的全站智能化监控和管理平台；另一方面，从技术发展的层面分析，开发性和维护便利性也是非常关键的要素，实现站控层设备集成就能建构设备和主站的联系，在协同互动的过程中提升智能变电站运行的整体质量。

3 结束语

总之，智能变电站内二次设备的集成处理，需结合技术分析以及集成装置应用要求落实对应工作，在不影响电网安全性的同时，提高电网运行的安全性，打造更加完整的管控模式，维持智能变电站实时性管理工作的质量，从而为电力系统的可持续发展奠定基础。