智能变电站规范标准化设计探究

张珂

摘要：随着科技的不断发展、成熟，当前电力行业当中，智能变电站已经成为发展的必然趋势。随着智能电网进入全面建设阶段，以往传统的设计及管理模式已经不能满足智能化变电站建设的需要。文章从智能化变电站建设管理中存在的问题出发，分析了智能变电站规范标准化设计的问题。

关键词：智能变电站；标准化设计；智能电网；变电站建设管理；电力设备 文献标识码：A

中图分类号：TM64 文章编号：1009-2374（2016）24-0006-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.003

1 概述

智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。在智能电网建设的整体框架中，智能变电站既是核心工作之一，也是提升整个电网智能化水平的关键。智能变电站的建设为设备的高效运行和维护提供现代化平台，为电网智能化建设奠定基础。与常规综合自动化变电站相比，智能变电站主要是对监控系统软硬件、监控网络和软件功能的一次变革，主要体现在监控保护信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、应用功能互动化。

1.1 全站信息数字化

一次设备智能化，在电流互感器、电压互感器附近就地安装合并单元，在开关附近就地安装智能终端，将一次系统的模拟量和开关量就地转化为数字量，采用光纜与二次设备连接。

1.2 通信平台网络化

采用开放式分层分布式网络结构，逻辑上由站控层网络、间隔层网络、过程层网络组成，均采用100Mbps单星形工业以太网络。站控层网络为间隔层设备和站控层设备之间的网络，实现站控层内部以及站控层与间隔层之间的数据传输，传输MMS报文和GOOSE报文。

间隔层网络用于间隔层设备之间的通信，与站控层网络相连，传输MMS报文和GOOSE报文。

过程层网络为间隔层设备和过程层设备之间的网络，实现间隔层设备与过程层设备之间的数据传输，传输GOOSE报文和SV报文。

1.3 信息共享标准化

采用一体化监控系统，实现站内信息、模型、设备参数的标准化和全景信息的共享。

采用开放式分层分布式网络结构，逻辑上由站控层、间隔层、过程层以及网络设备构成。站内监控保护统一建模，统一组网，信息共享，通信规约统一采用DL/T860通信标准，实现站控层、间隔层二次设备互操作。

变电站内信息具有共享性和唯一性，变电站自动化系统监控主机与远动数据传输设备信息资源共享。监控系统完成对全站设备的监控。

1.4 应用功能互动化

一体化监控系统统一建模，统一组网，信息共享，实现站控层、间隔层二次设备互操作，具备一体化五防、程序化控制、保护设备管理、经济运行与优化控制、智能告警、远程浏览告警直传、操作可视化、源端维护、事故追忆与全景事故反演、故障信息综合分析等高级应用功能。国家电网公司于2009年提出“建设坚强统一智能电网”的发展战略，逐步构建变电站一体化业务平台，实现与调度、检修、营销系统的协调互动。智能化变电站是实现这一发展战略的基础。国家电网公司自2009年7月国家电网公司第一批7座智能变电站试点工程开始建设，电压等级涉及750～110kV。2011年起，全面推广建设智能变电站，国网公司新建110kV及以上变电站均按智能变电站建设。随着技术的日趋成熟和国家的大力支持，智能电网已成为发展的必然趋势，智能变电站的数量随之与日俱增。截至2014年底，全国已有超过1500座智能变电站投入运行。根据规范智能变电站二次系统信息模型标准化管理的要求，结合目前工程中遇到的问题，智能变电站工程中切实需要规范电气二次专业相关图纸，并采用设计配置一体化专用工具，实现智能变电站二次虚拟回路和光纤回路设计。

2 术语和定义

2.1 ICD模型文件IED Capability Description

智能电子设备能力描述文件。

2.2 SCD模型文件Substation Configuration Description

全站系统配置文件。包含一次系统配置（系统规范描述SSD）、二次系统配置（实例化配置描述CID）。

3 智能变电站设计存在的问题

智能电网进入全面建设阶段，传统的常规设计和管理模式已难以适应智能变电站的设计要求。

3.1 设计院传统设计流程

传统设计流程需要甲方确认变电站一次规模，设备厂家工程技术人员提供装置模版配置文件给设计单位设计人员，设计人员绘制全站施工图并且完成虚端子的连接，出具虚端子联系表，并将虚端子联系表提供给设备厂家工程技术人员，由设备厂家工程技术人员利用装置组态工具完成SCD和ICD文件的配置，并下放到装置中。

3.2 目前智能变电站在建设和运维过程中存在的问题

（1）智能变电站二次资源种类多、数量大，缺乏统一管理手段，管理难度大；（2）大量传统的二次电缆回路被光纤形式的“虚回路”所代替，常规设计模式难以完成二次虚拟回路设计和SCD配置的工作；（3）二次设计与工程配置未实现有机结合，导致工作重复、信息更新不同步，影响工程进度；（4）二次图纸设计缺乏标准化设计规范，无专用定制化工具，设计模式尚未统一；（5）智能变电站不同周期阶段资料移交不充分，而且资料信息检索困难；（6）智能变电站存在扩建及改造需求，常规设计模式很难界定更改范围，很难满足运行维护要求；（7）新一代智能变电站要求分专业设计向整体集成设计转变，设计配置管控难度进一步加大。

4 智能变电站二次系统信息模型标准化设计管理流程

针对上述问题，设计单位应依据规范智能变电站二次系统信息模型标准化管理的相关要求，结合智能变电站建设管理特点，制定智能变电站二次系统信息模型标准化设计管理流程。

4.1 施工图设计阶段

（1）设备供应商向设计单位提供工程供货设备版本清单（包括设备型号、程序版本号和校验码等）；（2）设计单位汇总各设备厂家工程供货设备版本清单，从模型标准库提取对应的ICD模型文件，开展工程设计，生成工程SCD模型文件，同时导出ICD模型文件版本清单；（3）SCD模型文件以及ICD模型文件版本清单纳入施工图设计文件，由设计单位按进度要求交付建设管理单位；（4）建设管理单位组织设计、调试、运检等单位开展施工图会审，审核SCD文件虚回路、虚端子配置方案等。

4.2 系统集成联调阶段

（1）开展集成联调前，设计单位将SCD模型文件以及ICD模型文件版本清单交付系统集成调试单位；（2）联调过程中，如SCD模型文件发生变更，系统集成调试单位配合修改SCD模型文件，修改后的SCD模型文件须经设计单位确认；（3）系统集成联调结束，经验收，设计单位将修改后的SCD模型文件交付给建设管理单位。

4.3 现场调试阶段

（1）建设管理单位将SCD模型文件及ICD模型文件版本清單转交调试单位进行一致性验证；（2）调试单位在调试过程中发现配置文件不正确时，应向设计单位提交变更申请；（3）SCD模型文件变更时，须由设计单位负责确认，调试单位负责验证，系统集成商根据现场调试要求协助进行装置、系统的配置调整及下装；（4）调试单位应对变更后的SCD模型文件重新进行语法规则及配置完整性校验，并生成变更记录，实施过程版本管控，确保装置实际配置与SCD模型文件的一致性；（5）完成全部调试项目后，调试单位对工程SCD模型文件进行全面校验，包括语法规则正确性、工程配置完整性、与模型标准库ICD模型文件版本一致性、与装置运行模型一致性等，生成SCD模型文件校验报告，提交建设管理单位；（6）设计单位将SCD模型文件及ICD模型文件版本清单最终版本提交建设管理单位。

4.4 智能变电站二次系统信息模型标准化设计管理流程

智能变电站二次系统信息模型标准化设计管理流程如图1所示：

图1

5 设计配置一体化工具的应用

设计配置一体化工具以SCD文件的可视化编辑和校验以及SCD/ICD/CID文件的管理和维护为核心，提供了可视化的设计、配置平台，实现了设计配置的一体化、虚拟回路的可视化、管控校验的自动化，不仅规范了智能变电站的二次设计，还大幅度提高了设计效率和质量，并为运行维护创造了便利条件。

5.1 设计配置一体化工具操作流程

设计配置一体化工具操作流程如图2所示：

5.2 设计配置一体化工具优势

（1）采用图模一体化技术，实现设计和配置有效集成，规范二次设计，减少配置错误；（2）支持装置ICD文件形式输入，也支持虚端子Excel表文件格式输入，提升设计院二次作业效率，降低设计人员工作压力；（3）既满足单机离线操作，也支持多人在线平台化作业，实现数据库共享；（4）经配置，软件可自动化输出各类图纸、虚端子联系图表、光缆清册及SCD等文件，有利于规范图纸和文件；（5）自动生成SV及GOOSE信息流向图，信息流向明确，便于设计审核。

6 二次设计图纸的规范

由于智能化变电站中大量传统的二次电缆回路被光纤形式的“虚回路”所代替，传统的二次图纸已经不能充分反映一次设备、保护、测控装置间的联系和逻辑。因此，在智能变电站工程中，应对二次图纸进行相关的调整和规范，补充二次设备配置图、过程层采样值、过程层GOOSE信息逻辑图、光缆联系图、交换机配置图、虚端子配置表等相关图纸，并规范图纸格式，使二次图纸能够更清晰地反映出二次设备间的逻辑关系，以满足施工、调试、验收、运行的要求以及日后扩建、改造的需求。

7 结语

通过智能变电站规范标准化设计，制定智能变电站二次系统信息模型标准化设计管理流程、应用专业的设计配置一体化工具和规范二次设计图纸，能够使整个变电站的二次设计更加全面、细致，对施工调试起到更好的指导作用，为项目的全寿命周期维护提供便利，更好地满足行业用户的需求。

参考文献

[1] 智能变电站技术导则（Q/GDW 383-2009）[S].

[2] 110（66）～220kV智能变电站设计规范（Q/GDW 393-2009）[S].

[3] 智能变电站继电保护技术规范（Q/GDW 441-2010）[S].

[4] 智能变电站一体化监控系统功能规范（Q/GDW 678-2011）[S].

[5] 智能变电站一体化监控系统建设技术规范（Q/GDW 679-2011）[S].

（责任编辑：黄银芳）