智能变电站与常规变电站的运维差异

麻杰

摘 要：对智能变电站的基本结构进行了分析，结合变电运维工作，分析了智能变电站与常规变电站在二次系统接线、网络结构、运行维护等方面的差异。

关键词：智能变电站;运行维护;差异

引言

随着经济的发展，全球能源需求量增加，环境问题日益突出。依靠科技、信息化和通信技术的进步，积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，成为全球电力工业的共同选择。智能变电站是智能电网的主要环节之一，是智能电网基础运行参量采集和管控执行点，是实现能源转换和控制的核心平台之一。

1 智能变电站与传统变电站区别

1.1 二次系统接线结构

与传统变电站相比，智能变电站最大的变化在于二次系统，其接线结构、电压电流回路等方面都发生了根本性的变化。传统变电站二次回路包括直流回路（控制、信号回路等）和交流回路（保护、测量回路等），测控、保护装置与一次设备之间通过电缆连接。而在智能变电站中，测控、保护装置与一次设备之间的电缆被光缆所取代，电缆中傳输的交直流信号被网络中传输的报文取代，大大节省了传统二次电缆，节约成本，同时也降低了常规变电站因为二次电缆易受电磁干扰、信号衰减等因素带来的调试、维护难度。

1.2 网络结构

与传统变电站不同，智能变电站的网络结构为三层两网结构，三层即过程层、间隔层和站控层，两网即站控层网络和过程层网络。

1.2.1 过程层

过程层的作用是实现二次设备与一次设备之间的接口及交互功能，完成开关量输入、输出，模拟量采集和控制命令发送等。过程层设备主要包括断路器、隔离开关、互感器、变压器、无功补偿设备、合并单元、智能终端等。每个间隔一次设备的运行信息，如断路器位置、隔离开关位置、变压器档位等硬接点信号通过电缆传输到智能终端，再由智能终端以GOOSE形式通过光纤上传给间隔层设备。而电流互感器采集的电流值传输至本间隔的合并单元，电压互感器采集的电压值传输值传输给母线合并单元，再由母线合并单元通过光缆传输至其他间隔的合并单元。线路或主变压器的合并单元再将采集的电流电压以SV的形式通过光纤传输至间隔层设备。

1.2.2 间隔层

间隔层的作用是实现保护及测控功能，以及相关的控制闭锁和间隔层信息的人机交互功能等，基本与传统变电站相同，只是数据传输由光缆取代电缆，传输的信号由数字信号取代模拟信号。间隔层设备主要包括保护、测控、计量等二次设备。

1.2.3 站控层

站控层的作用是实现对全站各间隔一次设备数据的实时监控、二次设备异常信息的监控告警及全站一次设备的控制等功能。

1.2.4 过程层网络

在智能变电站中，为了确保采样及跳合闸的正确性，保护及测控通常采取直采直跳组网模式。即合并单元采样后SV报文直接上传给保护及测控装置，保护装置及测控装置跳、合闸直接下传给智能终端，中途数据不经过交换机转发。因此过程层网络中SV不再单独组网，只包括GOOSEA网、GOOSEB网。由于光纤对电磁辐射具有天然的免疫，它成为了过程层网络传输的首选介质。

1.2.5 站控层网络

站控层网络包括MMSA网、MMSB网、在线监测网。间隔层通过站控层网络与站控层联络，从而实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。

1.3 二次设备布置

在二次设备布置方面，常规变电站将就地互感器的各采样值通过电力电缆按其功能和作用排列至保护室各保护屏和测控屏的端子排上，通过各端子再与测控装置、保护装置和操作箱实现功能对接;智能变电站就地采用智能终端、合并单元作为保护/测控装置与一次设备之间的接口，通过光纤与保护装置实现对接，各种信息传递和功能是通过网络中逻辑功能来实现。

常规变电站中主变的非电量保护在保护屏中与电量保护共装置或单独组屏，而智能变电站中非电量保护采用就地保护装置与一次设备通过电缆之间对接。

1.4 保护压板

常规变电站的保护压板采用硬压板，而在智能变电站中，二次回路由电缆回路变成了光纤回路，大部分硬压板被软压板所取代，只有检修压板为硬压板，压板的投退发生了较大变化，主要体现在以下几个方面。

保护装置的软压板不作为保护定值下达，其常见运行方式下的投退状态由现场运行规程规定，变电运维人员对压板（含软、硬压板）投退的正确性负责。

保护装置投退由软压板进行控制，软压板操作由变电运维人员执行，不允许通过投退智能终端的跳、合闸出口硬压板投退保护，装置异常处理、事故检查等特殊情况除外。

软压板的投退，变电运维人员通常采用当地监控后台操作模式（不具备技术条件的除外）。操作前、后均应在监控画面上核对软压板实际状态，操作后应在保护装置上检查软压板状态无误。因通信中断无法远程投退软压板时，应转为就地操作。

2 智能变电站给变电运维工作带来的转变

2.1 倒闸操作的变化

2.1.1 一次方面

常规变电站需在测控屏上实现断路器远方操作，隔离开关、主变中性点接地刀闸的分合操作则通常是就地操作，现场一次设备的操作顺序逻辑也需通过五防系统电脑钥匙实现对接;智能变电站站中断路器、隔离开关、主变中性点接地刀闸的分合操作可在监控后台上采用“双人双机”模式进行，并直接与五防系统进行通信。

2.1.2 二次方面

常规变电站中，一次设备处于运行状态、热备用状态时，保护装置出口压板、功能压板均应按要求投入。正常运行时，保护屏检修状态投/退压板应退出。在智能变电站中，一次设备处于运行、热备用状态时，与该设备相关的保护装置功能软压板、出口软压板、智能终端出口硬压板均应按要求投入，各装置的检修状态硬压板应退出。

2.2 巡视维护项目的变化

2.2.1 热交换器维护

因智能变电站的智能终端柜内的保护装置及光纤对环境有一次的要求，故在每一个终端柜后均安装一套热交换器，用于调节柜体内的温度和湿度，运维人员在日常巡视维护中均增加对热交换器的检查项目，原则上每年需对热交换机进行一次水冲洗以保证滤网的干净。

2.2.2 保护定置核对维护

每个智能变电站只配有一个打印机，每块保护屏后配有一个打印机接口，保护定值的打印可通过两种方式进行：对每块保护屏保护装置依次进行保护定值打印，保护定值打印信息完整;在后台机对保护定值进行打印，只能打印出保护定值，保护定值中的控制字和矩阵等不能打印，保护定值信息不完整。

2.2.3 巡视项目

在智能变电站中，正常巡视由原先现场巡视新增了远程巡视，巡视重点查看装置“SV通道”、“GOOSE通道”正常。现场巡视内容新增了合并单元的巡视、智能终端柜的巡视、过程层交换机的巡视和定期检查网络分析仪运行情况。

2.3 检修状态压板的作用发生改变

在传统变电站中，保护装置检修状态压板的作用是屏蔽装置的故障及动作信息。在智能变电站中，为了确保在检修过程中不发生误跳合闸，在保护装置、测控装置、智能终端、合并单元中均配置了“检修状态”硬压板。当该压板投入后，其网络数据打上了“检修”的标记，装置间的逻辑关系取决于此标记。例如，当保护装置的检修状态压板投入，智能终端的检修状态压板未投入，当保护装置发出跳闸指令后，因两者状态不对应，断路器不会跳闸。

3 结语

智能变电站是衔接智能电网各个环节的重要组成部分，随着智能变电站的不断建设，变电运维人员需要尽快熟练掌握智能变电站运维的知识和技能，从而提高运维水平，确保智能变电站的安全稳定运行。

参考文献：

[1]智能变电站技术导则：Q/GDW383—2009[S].国家电网公司. 2009-12-25.

[2]智能变电站继电保护技术规范：Q/GDW441—2010[S].国家电网公司.2010-04-27.