智能变电站二次系统设计方法顾俊捷

智能变电站二次系统设计方法顾俊捷

顾俊捷

(南京五采智电电力科技有限公司江苏南京211106)

摘要：智能变电站是智能电网的重要环节，其建设将对变电站的设计、管理、检测和运行维护带来巨大变革。本文对智能变电站二次系统的设计进行了详细分析。

关键词：智能；变电站；二次系统

引言：

随着科学技术的不断进步与社会经济的快速发展，智能变电站的建设已经成为变电站适应时代发展的一重要趋势，

同时，智能变电站二次系统的设计还为变电站工作人员的工作提供了良好的技术条件，帮助工作人员提高工作效率，实

现信息的共享，防止出现信息断裂，保证了变电站的正常运作，使得智能变电站的作用得以充分发挥，从而在最大限度

上实现智能变电站二次系统的功能。

1智能变电站二次系统设计方法分析

1.1系统构成

过程层、间隔层、站控层是变电站二次系统在功能逻辑方面的划分。其中站控层对间隔层以及过程层起到一个全面监测与管理的作用。其主要构成是操作员站、主机、保护故障信息子站、远动通信装置、功能站。间隔层具有独立运作的能力，能够在没有网络的状态下或是站控层失效的状态下独立完成监控，由测量、保护、录波、相量测量等组成。过程层主要进行采集电气量、监测设备运行状态以及执行控制命令的工作，由合并单元、互感器、智能终端构成。

1.2网络结构

过程网络的组网标准是电压等级。主要的网络形式有双星形、单星形、点对点等。通常要依据不同电压等级和电气一次主接线配置不同的网络形式。单套配置的保护及安全自动装置、测控装置要采用相互独立的数据接口控制器同时接入两套不同的过程层网络。双重化配置的保护及安全自动装置应分别接入不同的过程层网络。单星形以太网络适合用于110KV变电站站控层、间隔层网络。双重化星形以太网络适合用于220KV及以上变电站站控层、间隔层网络。考虑到变电站网络安全方面以及运行维护。智能变电站，特别是高电压等级、联网运行的变电站，在兼顾网络跳闸方式的同时仍保留直采直跳的方式。

1.3设备选择

智能变电站主要使用设备有电子互感器、二次设备、智能开关等，而二次设备中网络设备是唯一选择方案。电子互感器可以选择有源或者无源互感器，无源设备主要使用光学传感技术，有源互感器在我国较为常见，技术水平较为成熟。理想智能开关与传统开关相互组合式非常适合的开关方案，利用传统开关在不重要的区域进行控制，利用智能开关处理复杂的控制系统，由于智能开关造价较高，所以合理安排两者可以实现系统的自我维护、在线监测、远程控制等功能，目前传统与智能组合开关在我国属于主流开关方法。

2智能变电站系统设计及工程应用

2.1工程概况

某农网35kV变电站，远期2台主变，本期1台，35kV/10kV等级；远期4回35kV线路，本期1回，单母分段，一期不上母联；10kV线路10回，本期5回，单母分段，本期不上母联；所用变2台，电容器2组。变电站内通信网络结构及系统遵循DL/T860标准，设备配置在具备数字化、智能化的基础上，兼顾实用性、可靠性、先进性和经济性，参照国网有关智能变电站的标准并结合农网35kV变电站的特点，尽可能的整合各智能IED功能，采用无源光网技术，开发集中式保护，配置电子式互感器、一体化电源、状态监测等设备，对农网35kV智能变电站建设进行探索。

2.2整体方案

整站建立在IEC61850通信技术规范基础上，按分层分布式来实现智能变电站内智能电气设备间的信息共享和互操作性。分为站控层、间隔层、过程层三层。站控层配置单站控层服务器（集成工程师站、VQC、接地选线、一体化五防功能）。主变：1台主变的主保护、高中低压侧后备保护测控、录波等功能由2台集中式保护测控装置实现。35kV：1条线路保护测控装置单独配置。10kV：每段母线双重化配置2台保护装置，其中5条线路、1台电容保护测控功能由2台集中式保护测控装置双重化实现，保护配置同常规保护。过程层设备采用合并单元2台，分别实现主变两侧和线路与电子式互感器的数字量接入。配置1台公用测控装置实现常规公用信号的接入。站内35kV间隔和主变两侧采用电子式组合互感器；10kV考虑成本问题，仍使用常规互感器。站内采用一体化电源和主变状态监测，以提高本站的智能化水平。

图135kV变电站网络结构图

2.3通信组网方案

站内配置2台实时交换机，布置于控制室，与就地装置和高压室IED设备通过EPON（无源光网络技术）技术连接，与本室内设备通过超五类屏蔽线直接连接，实现站控层网络、过程层网络、间隔层网络三网合一，以减少交换机类型和交换机数量（配置普通工业交换机需配置2台过程层光交换机和2台站控层交换机），减少工程建设成本和简化网络结构。

EPON（EthernetPassiveOpticalNetwork）以太网无源光网络技术是一种光纤接入网技术，是一种典型的点到多点接入技术，由局侧光线路终端（OLT）、用户侧光网络单元（ONU）以及光分配网络（ODN）组成。站内的两台实时交换机各自独立组成A网和B网，局侧光线路终端（OLT）集成在实时交换机上，通过实时交换机OLT上的PON端口、光分配网络（ODN）、用户侧光网络单元（ONU）连接过程层设备和间隔层设备。如图1所示。

2.4保护测控技术方案

（1）10kV集中式保护

国内对集中式保护测控装置已有一定的研究，集中式保护是将面向间隔的保护改为面向功能的保护，以丰富的数据资源实现全站保护测控的功能集成，从根本上减少数据冗余和简化运行操作。

①硬件方案。集中式保护装置由电源插件、CPU插件、人机接口插件（可内置/外置）、扩展插件（可选）组成。其中CPU插件完成功能：处理保护逻辑运算、过程层SV/GOOSE报文的接收、GOOSE跳闸报文的发送；人机接口插件实现人机接口功能、站控层通信功能；各个插件之间通过背板总线互联。

作为间隔层设备的集中式保护装置除完成综合的保护功能、人机对话外，还要实现与过程层和站控层设备的通信，功能较为复杂，计算量较大。为了保证系统能稳定可靠的工作，本项目所采用的集中式保护装置采用功能强大的硬件设备，可以接入5条线路、1台电容、1台所变常规模拟量和开入开出。

②配置方案

每段母线双重化配置2台保护测控装置保护测控装置双重化实现。

2.535kV间隔保护

35kV线路配置一台保护测控装置和一台合并单元，保护满足保护“直采直跳”，保护测控装置就地布置，开入开出电缆直接接入，模拟量通过光纤直接接入合并单元。

结语：随着社会经济的快速发展，我国的电力事业取得了显著的成绩。尤其是计算机网络技术、电子信息技术、自动化技术的发展为我国的变电站建设提供了各种各样的技术支持，促进了变电站的变革，数字化变电站逐渐向智能变电站发展过渡。变电站具有交换电压、汇集和分配电能的作用，也作为电力网线路的重要连接部分，是电力系统的一个核心环节，其正常运行反映了电力系统的安全与稳定的运行。

参考文献：

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