综合自动化变电站数字化升级改造要点探讨

摘 要：按照南方电网公司变电运行智能化、二次系统一体化建设步伐，不断提升电网的智能化水平的要求，我局先后在我局220 kV湾塘变、110 kV卫城变等多个变电站进行常规变电站升级改造数字化变电站的工作。本文对变电站进行数字化升级改造的可行性、必要性、优越性等进行了简单阐述。并在分析了数字化变电站组网方案后，对常规变电站数字化升级改造的技术途径、组网方案、设备性能要求等进行了详细分析研究。

关键词：变电站 数字化 IEC61850标准 升级改造

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（b）-0094-01

数字化变电站是国际电工组织公认的变电站自动化发展的主要方向，也是我国智能电网系统建设规划中的一个重要组成部分。数字化变电站与常规变电站相比，具有信息数据的统一化标准，实现了不同智能IED电子设备间数据信息的实时共享和操作。其通信模型集成统一，信号传输实时准确，大大降低变电站的综合运行维护费用。故，对常规变电站进行数字化改造的技术要点进行研究分析，就显得非常有工程实践意义。

1 数字化变电站组网方案

常规变电站按照IEC61860变电站标准的要求，基于完整的三层（站控层、间隔层、过程层）两网（站控层网、过程层网）结构型进行全数字化改造。由于数字化变电站其数字信息通信网络集成化程度较高，IED设备间数据的传递与共享在很大程度上依赖网络通讯规约的统一转换。为了确保数字化变电站网络通信的实时可靠性，站控层与间隔层间的网络组网方式应按照冗余以太网架构进行组网，且其数据传输速率应不低于100 Mbps。整个数字化变电站网络宜采用双星型结构，并采取双网双工通信方式进行数据传输，提高网络冗余度，实现网络无缝切换，确保站控层各种监控工作站、五防工作站、远动工作站、服务器数据库间数据信息的实时可靠通信。站控层与间隔层网络主要传输MMS和GOOSE两类信号。过程层与间隔层间数据信息通信网络主要采用GOOSE和SV两类信号进行传输，通过GOOSE信号网络的双网双工运行方式，确保同IED设备间数据信息资源的无缝通信共享。如220 kV湾塘变电站共有220kV、110 kV、10 kV三个电压等级，其站控层采用双网星形结构的组网模式，而间隔层分别以220 kV和110 kV两个部分的测控、保护、故障记录等IED设备装置进行子网组建，经GOOSE A网和GOOSE B网接入到站控层中。

2 常规变电站数字化升级改造技术要点

数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的新型现代化变电站。

2.1 基于IEC61850标准进行统一集成建模

建立基于IEC61850标准的集成统一通信网络，是常规变电站进行数字化升级改造的重要保障基础。各种支持IEC61850 标准的IED电子设备将取代非IEC61850通信规约的产品，进而实现间隔层中不同IED设备间数据信息资源的实时享。站控层中，通过支持IEC61850标准的后台软件、实现各类监控工作站与间隔层各IED智能设备统一通信，进而建立满足IEC61850标准的变电站综合自动化系统，确保变电站安全可靠的运行。

2.2 设备操控的智能自动化功能实现

对于常规变电站自动化系统中的过程层设备，如断路器、隔离刀闸等一次设备暂不具备数字化输出功能。因此，在进行变电站数字化升级改造过程中，需对其进行数字化接口改造，采用就地安装智能操作箱，对设备相关数据信息数字化处理并经过GOOSE数据通信网与间隔层中测控、保护等电子设备进行通信。从而实现断路器、隔离刀闸等过程层开关设备的就地智能化处理，确保与相关二次设备的实时通讯和控制，进而实现一次设备的智能化操控。

2.3 数据采集合并单元实现模拟量分散采样

数字化变电站采用电子式互感器（ECT、EVT）采集现场数据信息。而由于待改造常规变电站系统中采用传统互感器，其模拟量无法直接接入数字化系统，需对常规变电站互感器进行升级改造。采用模数转换模块转换后接入基于IEC61850标准的MU合并单元，对常规互感器所采集的模拟量进行采样，并实时转换成对应的数字信号，且严格按照IEC61850-9-1或IEC61850-9-2标准要求输出并送往间隔层中相关的二次测保设备中，完成对应数据信息的实时采集。当然，也可以采用直接更换为电子式互感器的方式来进行改造。

2.4 数据信息及测控命令的集中式处理

集中分散式结构是变电站数字化升级改造的主要网络架构，采用支持IEC61850标准的站控层软、硬件设备构成整个数字化变电站的运算分析核心，并通过满足IEC61850标准的网络通信与间隔层IED设备、过程层MU合并单元等进行实时数据信息通信共享。变电站系统中的220 kV、110 kV高压进出线、主变等可通过支持IEC61850通信规约标准的测控、保护装置集中组屏布置、而对于35 kV及以下的中低压单元，采用室内、外开关柜就地分布装设方式，采集开关柜中的相关数据信息，实现与站控层相关功能单元的实时通信，构成完善的基于IEC61850标准的数字化变电站自动化系统。

2.6 信息的安全性

由于数据信息通信的安全可靠性直接关系到整个网络系统的安全运行可靠性，因此，在变电站数字化升级改造过程中，必须考虑二次系统的安全防护问题。系统应满足《变电站二次系统安全防护方案》的要求，实现二次系统的安全分区。确保数字化变电站系统安全稳定的运行。

3 结语

常规变电站的数字化升级改造过程中，在满足IEC61850标准的基础上，要充分利用变电站现有的一次设备和二次系统，提高升级改造经济效益。根据IEC61850等国家规范标准要求，结合变电站实际情况，采取合适有效的数字化升级改造网络架构和数据通信模式，使常规变电站平滑稳定、安全可靠的向数字化、网络化、智能自动化变电站过渡，就显得非常有工程实践应用意义，具有非常大的研究价值。

参考文献

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[2]李胜，贾占岭，应站煌.非综自变电站改成基于IEC61850规约的变电站改造方案[J].电力自动化设备，2010，30（5）：139-141.