智能变电站电气二次系统设计研究

王雷 杨涛

摘 要：智能变电站的核心技术是实现全站信息数字化、全站信息共享和高级应用，从基于模拟信号、电缆连接、数据繁杂的传统变电站转变到数字信号、光纤连接、数据统一的智能变电站，智能变电站的二次系统较常规站发生了根本性的变化。本文从变电站自动化系统、智能一体化电源系统、智能辅助系统、高级应用4个方面，对智能变电站的电气二次设计技术进行了分析总结，对智能变电站二次系统设计有一定的指导意义。

关键词：智能变电站;设计研究;二次系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.125

国家电网公司提出建设以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网，实现电网发展方式的转变。智能变电站是坚强智能电网的重要组成部分，是智能电网的重要基础和支撑[1]。智能变电站搭建一体化信息平台，在变电站一体化监控系统、智能一体化电源系统、智能辅助控制系统、高级应用等方面在技术和功能上均取得了飞跃。

1 变电站一体化监控系统

变电站一体化监控系统采用分层分布式系统。三层设备结构，统一组网，信息共享，采用DL/T860通信标准，传输速率不低于100Mbps。

（1）站控层。站控层网络采用单星型结构，MMS、SV、GOOSE、SNTP共网传输。10kV不设独立的过程层网络，GOOSE报文通过站控层网络传输。站控层设备按智能变电站远景规模配置。

（2）间隔层。间隔层设备由保护、测控、计量、录波等二次设备组成，完成智能变电站内一次设备的监视和控制。

主变保护装置采用点对点直接采样，通过智能终端GOOSE点对点跳各侧开关，10kV保护采用电缆连接直接跳闸。110kV备自投直采直跳，10kV分段备自投直采，电缆跳闸。低频低压减载装置采用GOOSE采样，电缆跳闸。主变非电量保护采用电缆连接直接跳闸，跳变压器各侧开关。

（3）过程层。过程层是由变压器、断路器、电流互感器、电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置组成。

过程层设备实现一次设备与二次设备的连接，完成设备信息的数字化，实现数据信息的共享。

2 智能一体化电源系统

为共享直流电源的蓄电池，避免站用电源设备的浪费，不再单独设置通信蓄电池。同时为提高变电站站用电源系统的智能化水平，智能变电站将全站直流、交流、通信电源、交流不间断电源等系统采用一体化设计、一体化配置、一体化监控，克服了上述各个子系统间相互孤立，信息无法共享的弊端。一体化电源系统总监控装置通过总线方式与各子電源监控单元通信，一体化电源系统总监控装置以DL/T860协议接入智能变电站一体化监控系统，实现对智能一体化电源系统的数据管理。

3 智能辅助控制系统

智能辅助系统对全站主要电气设备及周边环境进行全天候监控，满足电力系统安全生产监控设备关键部件的要求。

智能辅助控制系统采用模块化设计，按功能模块划分多个子系统，由智能管理机进行管理。各子系统可以独立运行，相互关联，进行信息交换，实现整个系统的智能联动功能。

4 高级应用

根据智能变电站“无人值守、集中监控”的要求，本着人工干预少、系统集成度高、实现变电站实时全景监测、与调度端协同互动提供支撑的原则，进行高级应用配置策略的研究。

（1）设备状态可视化及状态检修。设备状态可视化及基于状态的维护系统将设备的自诊断和运行状态信息发送至变电站综合监控系统显示，并通过数据通信网关机发送至上级调度系统，提供基础数据支持。为综合优化管理和基于状态的设备生命周期维护提供了基于在线监测的基础。当设备有异常信息时，智能报警决策系统提示操作人员以声光等多媒体报警形式制定问题检查计划和设备维护计划。

（2）智能告警及分析决策系统。智能化报警分析决策系统能对变电站的报警信息进行分类和过滤，对变电站发生的各种异常和故障进行分析和推断，对现象进行合理的表达，给出适当的处理建议，指导操作人员进行后续操作。

智能告警及分析决策系统能使运行监控人员能够快速地发现事故、及时处理出现的问题，提高事故处理的准确性和快速性，保障电网的安全运行。

（3）故障信息综合分析决策。故障信息综合分析决策系统将智能变电站实时采集和按照统一断面存储系统的稳态、暂态和动态数据，以曲线、表格和图形等展现方式以全方位展示。在电网事故、保护动作、装置故障、异常报警等情况下，整合分析站内的状态数据，确定当前发生故障，并将事故分析的结果以简洁的可视化界面展示，同时将信息发送至上级调度系统。

（4）源端维护。采用统一的系统配置工具配置智能变电站的网络拓扑和数据模型，生成标准配置文件，大大提高了智能变电站的数据安全性。同时，应以可升级的矢量图形格式，向上级调度系统提供与该模型相关联的智能变电站主接线和子画面图形。

5 结束语

智能变电站技术的发展是个长期的过程，随着计算机技术和网络通信技术的发展，变电站内的控制、测量、信息通信等技术与变电站自动化系统逐渐融为一体，通过对智能变电站电气二次设计技术进行梳理，有助于实现智能变电站的数据采集全景化、设备检修可视化、事故处理智能化、保护控制协同化、运行管理经济化的要求。

参考文献：

[1]陈安伟等.IEC61850在变电站中的工程应用[M].北京：中国电力出版社，2012.

[2]Q/GDW441-2010智能变电站继电保护技术规范[S].北京：国家电网公司，2010.

[3]国家电网基建[2011]58号.国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定[S].北京：国家电网公司，2011.

[4]钟连宏.智能变电站技术与应用[M].中国电力出版社，2010.

[5]陈萍，于广耀.变电站辅助控制系统设计与安装[M].中国电力出版社，2014.

作者简介：王雷（1979-），男，山东日照人，硕士，高级工程师，主要从事智能变电站电力设计相关研究工作。