智能变电站过程层应用技术研究

林桦

摘 要：主要从智能变电站过程层的内涵入手，提出了过程层应用的基本原则，并深入分析了智能变电站过程层应用的电子式互感器技术和三网合一技术，以期为类似的研究工作提供可靠的理论依据，从而推动智能变电站的飞速发展。

关键词：智能变电站；过程层；三网合一技术；电子式互感器

中图分类号：TM762 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.138

随着新能源和新技术的不断出现，智能变电站获得了突飞猛进的发展，为整个电力系统注入了新的力量。而过程层作为智能变电站系统中的重要组成部分，可有效隔离高、低压，减少设备受到的干扰，实现信息共享；所采用的设备比较先进，具有较高的实时性和可靠性，可提高继电保护设备的使用性能。但由于目前对智能变电站过程层应用技术的研究比较匮乏，使之安全性和稳定性有待进一步提高。因此，需要加强对该设备应用技术的研究，从而提高智能变电站运行的安全性、可靠性，促进社会经济的高速发展。

1 智能变电站过程层的内涵

随着科技的不断进步，在电力系统的发展中实现变电站的自动化和智能化被提上日程。智能变电站能有效实现信息数字化，同时，也具有一定的信息采集和处理能力，可达到信息共享的目的。其主要是由间隔层、过程层和站控层组成。其中，过程层居于整个智能系统的最底层，主要由断路器、变压器、电流互感器和隔离开关等一次设备以及智能元件构成，用来检测整个电力设备，并实施相关操作命令等，以保证变电站的正常运行。过程层与间隔层、站控层相比，与一次设备的接触度最高。因此，过程层的运行状态直接关系着整个智能变电站运行的稳定性。

2 过程层应用的基本原则

在整个智能变电站中，过程层起着至关重要的作用。因此，要想保证智能化系统运行的稳定性和安全性，就要遵循一定的原则，实现过程层安装的合理性和管理的有效性。

2.1 实时性

GOOSE属于面向通用对象的变电站事件，可有效保证信息交换、传输过程中的合理性。而GOOSE服务在智能变电站中的主要工作职能是为一次设备和智能单元提供有效的信息传输服务，比如传递跳闸、合闸的命令和信号的传输服务。虽然GOOSE服务传输的数据信息量不大，但传输的数据均比较重要。同时，由于在GOOSE服务的数据信息传输过程中具有一定的突发性，因此，需要遵循实时性原则。只有这样，才能将数据信息有效传送至指定地点，实现信息共享。

2.2 智能终端设计

智能终端是智能变电站中的重要设备之一，属于智能组件，主要通过一次设备与电缆连接，进而发挥其测量和监测性能。智能终端是针对智能变电站运行中存在的GOOSE服务而提出的，可提高智能终端安装的合理性，保证监测和控制的质量。在设计智能终端时，要注重传输数据信息的实时性、具有记录GOOSE服务命令的功能、提供具体的信息查看方法等方面，还应具备通信能力、转换能力，从而增强相关控制命令的执行力。在安装智能终端时，应将其安装在较为封闭的空间内，且保证其具有较高的防护性能。

2.3 采样值数据传输技术

采样值数据传输主要是指间隔层与过程层间的重要通信内容。在传输过程中，智能变电站过程层中的最大数据流存在于电子互感器、测控与保护间的采值数据传输中。因此，该技术需要具有较高的实时性，其相关技术原则包括：采样值数据传输需要通过光纤与过程网的连接；用于间隔层保护和监测的设备不能直接与合并单元连接，需要借助过程层上的交换机获得采样值信号，从而完成信息共享；采用直接采样（点对点接入）的方式，充分发挥过程层交换机中的优先级技术和虚拟技术，从而提高网络的安全性和稳定性。

3 智能变电站过程层应用技术分析

3.1 电子式互感器技术

以220 kV线路保护为例，规划其电子式互感器的技术方案，可实现直采直跳的效果，即过程层采样值与继电保护相关的GOOSE信息采取点对点的传输方式。由于在智能变电站中采用了电子式互感器，所以，不必安装采集单元。在该方案中，继电保护的相关采样值主要建立在IEC61850-9标准基础上。此外，非继电保护的过程层采样值传输的网路和GOOSE网络要实行独立配置，并按照电压等级分别组网。该方案主要采用双重化配置保护装置，可保证设备的安全性、稳定性；去除了交换机环节，提高了数据信息传输的便捷性，实现了信息的集成化和数字化。但由于该方案在执行过程中需配备较多的保护、合并单元网口，且发热量较大，因此，需要较多的交换机和光缆，且配件较为复杂。

3.2 三网合一技术

三网合一技术是指IEEE1588对时信息、GOOSE信息与IEC61850-9-2采样信息的共网传输。本文以变压器保护为例建立三网合一系统。在该技术方案中，过程层和间隔层的合并单元均采取IEC61850-9-2的表展，过程层的智能终端合并单元采用GOOSE通信协议，并通过各主干网交换机和间隔交换机达到信息共享的目的。三网合一技术可有效实现数据信息的共享，其网络结构清晰、简单，不需要较多的交换机和光缆辅助连接。同时，该技术的设计、安装和后期维修管理环节较为简单、方便。但由于实施该方案对技术的要求比较高，加之其可靠性还需要进一步验证，且缺乏一定的冗余技术手段，在实施该方案时，需要重视应用先进的冗余技术，从而提高三网合一技术应用的可靠性和安全性。

4 结束语

综上所述，智能变电站作为未来电力系统发展的主流，可有效提高配电网的安全性和稳定性。在智能变电站系统中，过程层属于比较关键的环节，研究其相关应用技术是十分必要的。在实时性原则、智能终端设计原则、采样值数据传输技术原则的支持下，智能变电站过程层的系统结构将得到进一步完善，从而推动智能变电站的健康、可持续发展。