智能变电站自动化系统网络结构优化研究

国网浙江杭州市临安区供电有限公司 孙 望 郝刚刚 严双喜 杨 铭

本文以郧县220kV变电站工程为例，分析智能变电站所采用“三层两网”网络结构的合理性，为智能网络技术的应用提供参考依据，为新一代智能变电站建设提供经验。

1 引言

变电站自动化系统（SAS：Substation Automation System）是应用自动控制技术、信息处理和传输技术、网络通信技术，通过计算机软硬件系统或自动装置对变电站内全部设备的运行情况进行监视、测量、控制、保护和协调等，从而代替各种人工运行作业，提高变电站运行、管理水平的变电站运行控制系统（刘霞.智能变电站自动化系统网络可靠性分析及优化设计[J].经贸实践,2017(18)）。智能变电站自动化系统一般采用开放式分层分布结构，由“三层两网”构成，“三层”指站控层、间隔层、过程层；两网指站控层/间隔层网络、过程层网络（王燕,王青,孙名妤.智能变电站自动化系统新方案[J].电子技术与软件工程,2018(14)）。

2 郧县220kV变电站自动化系统

2.1 系统整体构架

郧县站为220kV变电站，自动化系统采用“三层两网”结构，“三层”为站控层设备、间隔层设备和过程层设备，“两网”为站控层网络（逻辑上分为站控层网络和间隔层网络）和过程层网络。自动化系统整体架构如图1所示。

图1 自动化系统框架示意图

站控层网络按其信息流的时效性，可分为实时信息流和非实时信息流，为了保证两种信息流的有效隔离，需要增加防火墙将站控层网络分为站控层I区和II区，考虑到220kV变电站的在电网中重要地位，站控层I/Ⅱ区网络结构采用双星型以太网冗余结构，在A网络故障时，B网可保证站控层网络实现站控层设备与间隔层设备、站控层设备之间及站控层设备和调度自动化系统主站的通信。

间隔层网络在物理上和站控层网络共享网络交换设备，在逻辑上间隔层设备建立间隔层设备间的数据通信网络（廖明山,颜文旦,赖青岚.220kV常规变电站综合自动化系统通信结构[J].电工技术,2018(7)），实现间隔层设备间GOOSE逻辑联闭锁等功能，网络结构采用双星型以太网冗余结构。

过程层网络采用GOOSE和SV共网，双重化配置保护、智能终端和合并单元的主变间隔采用双星型网络结构，220kV部分取消过程层网络，110kV线路及分段等采用单星型网络结构（冯豆,张春龙,李君,等.基于以太网的变电站自动化网络通信系统设计[J].制造业自动化,2018(1):154-156）。

2.2 系统特点

郧县站采用“三层两网”网络结构，监控主机与数据服务器集成，图形网关机与数据通信网关机集成，微机五防主机由监控主机来实现，Ⅱ区通信网关机集成电能量采集装置功能，综合应用服务器集成Ⅲ/Ⅳ区通信网关机，配置一套公用测控，公用测控装置采集1站控层及110kV过程层A/B网层GOOSE、SV网络报文，220kV线路间隔GOOSE、SV网络报文由多功能测控装置直接采集。这样简化了站控层监控配置，减少了屏柜数量，节约主控室的面积。

在过程层网络配置方面，220kV线路、母联及主变220kV侧：配置双套智能终端合并单元集成装置；220kV、110kV母线：配置双套合并单元；主变110kV及10kV侧：配置双套智能终端合并单元集成装置；110kV线路及分段：配置单套智能终端合并单元集成装置；主变本体配置单套本体智能终端，本体智能终端含非电量保护功能；

过程层设备和状态监测IED共柜布置，下放安装于就地智能控制柜内；计量模块取消电能表，计量功能由测控装置实现。

3 结论

郧县站220kV变电站220kV间隔取消过程层，节约了交换机；监控主机与数据服务器集成，图形网关机与数据通信网关机集成，微机五防主机由监控主机来实现，充分利用公用测控装置，这样简化了站控层监控配置，减少了屏柜数量，节约主控室的面积，节约设备投资。总体上，十堰郧县智能化变电站自动化系统配置方案技术先进、安全可靠、经济实用,符合“两型一化”变电站建设的要求。