智能变电站自动化系统网络结构优化研究

汪眸

国网北京市电力公司检修分公司 北京 100069

1 智能变电站网络结构概述

我们国家的智能变电站自动系统的结构主要可以分成星形结构与环形结构。在这之中，星形结构是一类简便化的问题，该系统之中线路的布置相对便利，可以实施进一步的拓展，整个系统相对便利，便于后期实施维修，假使该系统之中所发生交换机方面的问题，其它设备并不会受到任何的影响，且该系统的数据传输相对较快。但星形结构的智能变电站自动化系统存在着一些问题，交换机是必要承担较大的负担，交换机的数量相对较多，必须要投入诸多的经济成本。

为促使变电站系统实施进一步的优化升级，在针对网络拓扑结构实施升级的时候，可以全面化运用星形结构与环形结构，另外考虑到网络系统建设所投入的经济成本，在具体运用的阶段之中，可选择运用环形结构来构建核心网，运用星形结构来构建接入网，进而将复合型网络结构构建出来。

2 智能变电站自动化系统中的关键技术

智能变电站自动化系统的优化与实现需要的关键技术有以下几种：面向间隔的纵向集成装置实现技术，纵向集成装置将智能终端、保护、测控等功能模块进行了集成，集成化程度的提高将对智能变电站自动化所使用的硬件设备提出更高的要求。控制硬件不仅要求具有更高性能的处理器且要求各功能模块之间的交换接口更高效，在接口方案中可以选择同步传输技术或是串行传输技术或是基于以太网的交换式传输技术等。选用何种技术应当结合相应的需求进行针对性的选取。针对220kV及以上智能变电站自动化集成，应当从优化智能变电站自动化信息流路径、提高硬件设备的响应速度与可靠性等方面入手用以构建高性能的智能变电站自动化控制系统。而对于110kV及以下智能变电站自动化系统的构建上应当做好智能变电站数据采集、控制、在线监测与控制保护等功能的集成，通过高精度的测算与整合用以对智能变电站进行高精度的测控与监测。

智能变电站最大的优势是无人值守，通过远端实现智能变电站的在线监测与自动调度。新时期在智能变电站自动化构建上需要加强智能变电站远方全景观测技术的研发与应用提高智能变电站的监视水平用以保障智能变电站的安全、高效的运行。在智能变电站自动化系统的构建上，电网分布式应用有助于解决信息分布所带来的调度集中应用性能不足和可用性的难题，优化电网布局与控制性能。电网分布式应用相比于传统的集中式应用在系统构成上更趋复杂，通过统一设计用以增强智能变电站的数据冗余性和快速处理能力，实现智能变电站自动化系统中主、从站应用之间的相互互补，提高智能变电站自动化的性能[1]。

3 智能变电站自动化系统网络结构优化

3.1 系统整体构架

某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。

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[2]。

图1 自动化系统框架示意图

3.2 系统特点

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]。

总之，智能变电站自动化系统是智能电网的技术核心，随着社会电力需求的不断提高，传统智能电网中的相关技术已经无法满足人们的要求。为此，则需要对智能变电站自动化系统中的相关技术加以创新，推出更加可靠、安全的设计方案，通过面向间隔的纵向集成装置实现技术、主子站间的远程信息交互技术和智能变电站自动化系统的全境观测技术的使用，为智能变电站自动化系统的设计提供参考，促进我国智能电网技术的进一步推广。