110kV智能变电站综合自动化系统设计

李巧双++唐云辉

摘 要 伴随科学技术飞速发展，微芯片处理、人工智能、云计算、大数据挖掘等新兴技术不断应用，变电站综合自动化系统迎来了巨大的发展，从集中式RTU、分布式监控系统、网络传输化监控系统、数字化变电站一直发展到当今主流的智能化变电站，其自动化、信息化程度越来越高，本文将重点论述110kV智能变电站综合自动化系统设计。

【关键词】智能变电站 自动化系统 设计

1 智能变电站综合自动化概述

智能变电站综合自动化系统采用先进、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，通过系统集成优化，实现运行监视、操作控制、信息综合分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。

2 智能变电站综合自动化系统组成构架

智能变电站综合自动化系统组成构架主要分为三部分：站控层、间隔层和过程层设备。三者功能独立，却又相互联系。站控层设备通过一体化监控系统横向联通变电站内各个二次设备，并直接采集和控制间隔层设备，同时间隔层设备通过标准化接口与过程层设备进行互联互通，进行数据交互，接收过程层设备信息并执行各种指令；一体化监控系统又纵向贯通各级调度中心、生产管理系统等主站，将相关信息实时传送远方。

3 站控层设备

站控层核心设备主要由一体化监控系统构成，它包括Ⅰ区数据通信网关机（yd1/yd2）、Ⅱ区数据通信网关机（yd3）、Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机（yd4）及综合应用服务器（zh1）、监控主机（main1/main2）、操作员站（op1/op2）等。

3.1 Ⅰ区数据通信网关机

俗称远动机（yd1/yd2），主要功能是直接采集变电站站内遥信和遥测信息，通过IEC101/IEC104等规约完成与调度通讯及相关信号转发；同时调度能够调阅本地图形图像，实现告警直传和数据优化等高级功能。

3.2 Ⅱ区数据通信网关机

保信子站和一体化电源系统接入Ⅱ区数据通信网关机，再经过电力数据专网，通过IEC101/IEC104等规约上送至调度中心，同时各级调度中心实现对变电站Ⅱ区数据远方查询；Ⅰ区与Ⅱ区设备之间架设防火墙，以防止数据交叉。

3.3 Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机

智能辅助系统、避雷器/油色谱在线监测、运行管理系统接入Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机；再与生产管理系统互联，完成各种信息传输。

3.4 综合应用服务器

实现与状态监测、计量、电源、消防、安防和环境监测等设备的信息通信，通过综合分析和统一展示，实现一次设备在线监测和辅助设备的运行监视、控制与管理。

3.5 一体化监控系统主机

英文名称是main1/main2。完成对全站测控遥信、遥测和遥脉采集处理，并以图形化界面的形式进行展示，要求具有顺序控制、事件顺利记录、时钟同步、报警及处理和站控层五防闭锁等功能。

3.6 操作员工作站

英文名称是op1/op2。操作员工作站主要是面向运行人员开发的交互系统，通过图形化界面，实现对全站一、二次设备状态实时监控和操作控制，同时具有历史数据查询、报表显示、召唤/修改定值等功能。

4 间隔层设备

4.1 变压器保护

（1）变压器保护跳母联、分段断路器及闭锁备自投等功能采用GOOSE组网方式；保护跳各侧断路器采用点对点直跳方式，同时保护SV采样也用直采方式；

（2）110kV主变电量保护采用双套设计理念，A/B套独立运行模式，按照主备和后备保护一体化配置要求来实施。

4.2 母线保护

（1）110kV电压等级母线保护只需要配置单套保护；

（2）母线保护应该分别采集单条支路SV，按照GOOSE直跳，SV直接采样的模式进行设计。

4.3 线路保护

110kV线路按单套配置保护的原则进行设计，同时遵循“SV直接采样，GOOSE直接跳断路器”进行组网，和进行scd文件集成。

4.4 母联/分段保护

110kV母联/分段保护启动母差失灵采用GOOSE网络传输；母联/分段保护跳母联/分段断路器采用点对点直接跳闸方式。

4.5 10kV和35kV低压间隔保护

（1）采用保护测控一体化设备，满足国网运行规范，具备典型的四遥功能，按间隔单套配置保护；

（2）跨多个间隔的GOOSE或者SV信息交换采用过程层网络传输。

4.6 故障录波及网络报文记录分析装置

（1）开关量通过过程层GOOSE网络传输时采用DL/T860.81协议，遥测通过SV网络传输时采用DL/T860.92协议；

（2）故障录波和网络报文记录分析装置对应SV网络、GOOSE网络、MMS网络的通讯接口，应采用相互独立的数据接口控制器。

5 过程层设备

5.1 合并单元

对互感器传输过来的遥测量进行处理，并将处理后的数字信号按照特定格式转发给间隔层设备。

（1）配置合并单元需要采用双AD，通讯接口既要支持DL/T860.92规约，又要支持IEC61850 9-2规约；

（2）具备多个光纤以太网口，采用ST/LC光纤接口，整站采样速率应满足各种二次设备的要求；

（3）具有合理的时间同步机制以及前端采样和采样传输时延补偿机制，各类电子式互感器信号或常规互感器信号在经合并单元输出后的相差应保持一致，合并单元之间的同步性能应满足保护要求；

5.2 智能终端

一种户外二次设备，与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备的测量和控制。

（1）智能终端包含完整的断路器信息交互功能，比如装置闭锁、控制回路断线、显示开关合位/分位等；

（2）智能终端不设计防跳功能，防跳功能由断路器本体实现；

（3）智能终端一般放置在智能组件柜中，需要加装有温湿度控制器，保持柜内的恒温恒湿。

6 结束语

本文对110kV智能变电站综合自动化系统设计进行深入研究，对各子系统分别展开论述，深入浅出，对关键技术进行重点阐述，同时在实际设计过程中也要充分考虑用户差异化的需求、工程预算、环境气候和一次设备电气特性等因素，在充分做好调研的前提下，通过对站控层、间隔层和过程层的设计思路融会贯通，最终完成系统设计。

参考文献

[1]康建军.智能变电站智能终端技术规范[J].电网技术，2010（10）.

[2]黄益庄.智能变电站是变电站综合自动化的发展目标[J].电力系统保护与控制，2013（02）.

[3]刘丽.智能变电站综合自动化系统设备和技术的研究[J].中国科技博览，2013（36）.

作者单位

国电南瑞科技股份有限公司 江苏省南京市 210000