变电站二次系统的智能化设计及研究

变电站二次系统的智能化设计及研究

臧武平

杭州市地铁集团有限责任公司 浙江省杭州市 310016

摘要：智能变电站的核心技术是实现全站信息数字化、全站信息共享和高级应用，从基于模拟信号、电缆连接、数据繁杂的传统变电站转变到数字信号、光纤连接、数据统一的智能变电站，智能变电站的二次系统较常规站发生了根本性的变化。本文对智能变电站的二次系统设计技术进行了分析总结，对智能变电站二次系统设计有一定的指导意义。 关键词：智能变电站；设计研究；二次系统

一、智能变电站二次优化系统的作用

1.1二次变电系统的终端优化

智能变电站技术最终实现的是智能终端的合并，智能终端主要是实现了一次系统和二次系统的连接，合并过程中主要是通过将电压数据和二次转换器的电流进行组合。并以数据传送的方法将信息传送到保护装置中。通过智能终端所收集的隔离开关和接受断路器的信号，判断电网运输情况。除此之外，智能终端控制还可以三相跳闸、分项跳闸、重合闸的跳闸指令工作。

1.2信息变电传输过程中统一信息平台的构建

在传统的变电站技术中，难以实现变电站的数据采集功能，变电站也难以根据单一的设备实现对电力运输的合理判断。除此之外传统的变电站技术中，难以实现不同系统和不同设备之间的电力资源配置，不同设备之间的信息共享难以实现。但是智能变电站就可以很好地实现这一点，智能变电站技术可以通过不同设备之间的信息共享，实现智能变电站控制端其与其他设备之间的信息交换，从而最终实现电力运输过程中变电站的统一性。

二、二次设备集成系统功能，实现功能整合、资源和信息共享

2.1远动装置与保信子站一体化配置

建立站内统一的“数据中心、监视中心、控制中心以及管理中心”，集成站内全部信息，实现全站信息的集中分析和处理，并通过智能远动机实现站内所有运行信息与相关业务主站之间的统一传输。建立智能告警与故障信息综合分析专家系统，具备故障分析和推理功能，根据故障告警情况提出故障处理指导意见。

2.2网络记录分析仪、故障录波一体化配置

按照电压等级配置智能录波器，集成了网络记录分析与故障录波功能，可实时记录MMS、SV、GOOSE网络的报文信息，根据保护动作事件、故障录波信息、GOOSE动作时间的时标信息等，完成故障事件回放模拟功能。

2.3交直流电源系统一体化配置

将站用交流电源系统、直流电源系统、UPS电源系统全面整合，通过一体化监控模块将站用电源各子系统通信网络化，实现站用电源信息共享，通过开关智能模块化，集中功能分散化，实现站用电源整体模块外无二次接线，上行下达信息数字化传输，站用电源信息共享平台能通过光纤媒介、IEC61850规约与外界进行信息互换。

2.4建立一次设备在线监测及评估系统，实现多状态量的综合在线监测、诊断、分析和评估功能监测主变压器油中溶解气体、铁芯接地状态、绝缘油温度、绝缘油高度、绕组温度，监测GIS组合电器SF6气体密度、微水、温度等。在线监测及评估系统具有状态检修功能，信息可上送一次设备在线监测主站。

三、智能变电站二次虚回路的设计

3.1智能变电站二次系统的设计需求

二次系统是智能变电站的关键核心。跟常规变电站相比，智能变电站二次系统主要在如下几个方面发生了变化：

（1）常规变电站中，信号的传输是通过电缆连接实现的，信号与电缆存在一一对应关系；而在智能变电站中（包括数字化变电站），信号逋网络在智能装置之间传输，电缆或光缆最多只能反映出装置物理上的连接关系，不能描述真实的功能互操作、互通关系。

（2）常规变电站中，智能装置与功能存在对应关系，即智能装置包含的功能是确定的，决定了产品型号和产品版本，就能决定功能的配置情况；而在智能变电站中，智能装置仅仅是一个通用的运行平台，通过装置不再反出功能的配置情况，功能是一个个可以灵活部署的软件实例，必须考虑每一个软件的开发厂家、型号和版本。

（3）智能变电站中，功能的部署情况以及功能之间的通信关系必须通过配置数据进行描述和承载，这些配置数据也是智能电网各环节共同关心的核心信息，而常规变电站根本不需要这样的数据。

（4）常规变电站的二次部分工程设计是以二次接线为其表现形式，变电站智能化后，传统电缆二次回路已经不存在，所有信息全部隐含在光缆中。事实上，智能变电站中的每个信息仍需要一一配置，而设计时却缺少体现配置的手段无法明确表达出虚拟二次回路的连接方式。二次部分的工程设计应当以什么样的形式来表达成为智能变电站设计中必须而且急需解决的问题。

综上所述，常规变电站的二次设计技术己经不能满足智能变电站的需要，研究适应于智能变电站的工程设计技术以及相应的设计系统成为当务之急。

3.2虚端子

与传统实端子相比虚端子具有如下特点：

（1）虚端子能够一对多，不能够多对一

一个开出信号能够给多个IED设备使用，而开入信号却不能够并联，只能够一对一输入，实端子则刚好相反。例对于220kV线路间隔而言，两套线路保护、线路测控均需要开入断路器位置，常规站设计中每个装置需要分别从就地开关机构中取辅助接点，而在智能站设计中仅需要接一对位置信号进智能终端中，各个装置均能从过程层网络上取得此位置信号，从而简化了接线，实现了一对多发送。虚端子无法设置可见断开点常规变电站中保护装置都是通过在出口处设置硬压板来实现保护功能的投退，回路整体上有明显的可断开点。回路虚拟化之后，目前国内各大继电保护厂商的通用做法是设置GOOSE出口软压板来实现信息发送方与接受方的隔离。从而在逻辑上实现了发送方与接收方的隔离。

3.3装置物理连接图

二次设备之间的光缆连接关系可通过装置物理连接图表示出来，包括站控层间隔层交换机连接图和过程层交换机连接图等。利用柜内光配单元来完成设备光缆连接，依据SV/GOOSE数据流图，以屏柜为单位，首先明确一根光缆所连接两端设备的情况，包括装置光口类型，下一步选择光缆的类型并根据规则对选定光缆进行编号最终形成光缆清册。这些图纸资料清晰的表达出变电站各智能设备、交换机以及光纤配线架各端口之间的连接关系。

3.4全站虚端子连接表制定

依据SV/GOOSE数据流图和装置间物理连接图，并分析各厂家提供的Excel格式的装置虚端子表，理清装置开入虚端子与开出虚端子之间的关联形式，利用excel表格进行虚端子的连接。SV/GOOSE虚端子连接表明确表示了二次回路中模拟量开入、开关量开入开出的分类，反映智能设备虚二次回路的连接关系。虚端子表所包含的内容包括：发送方装置名称、发送方数据属性、发送方数据描述；接收方装置名称、接收方数据属性、接收方数据描述。

结语：

综上所述，这些举措的灵活使用，有利于实现智能变电站二次系统的优化设计，促使智能变电站能够处于稳定的运行状态，促进我国电力事业发展。因此，未来智能变电站朝着信息化、智能化及自动化方向发展的过程中，需要对其二次系统的优化设计给予足够的重视，从而为我国智能变电站整体建设水平的不断提升提供保障，确保其使用中实际作用的充分发挥。与此同时，实践过程中应加强智能变电站二次系统功能特性分析，在此基础上实现其优化设计目标。

参考文献:

[1]智能变电站试点工程关键技术综述[J].宋璇坤,闫培丽,吴蕾,李军,邹国辉.电力建设.2017(07)

[2]智能变电站二次系统设计方法研究[J].修黎明,高湛军,黄德斌,唐毅.电力系统保护与控制.2017(22)

[3]新一代智能变电站整体设计方案[J].宋璇坤,李敬如,肖智宏,林弘宇,李震宇,邹国辉,黄宝莹,李勇.电力建设.2017(11)