智能变电站设备性能及组网研究

智能变电站设备性能及组网研究

苏继红冯勇

（国网甘肃省电力公司庆阳供电公司）

摘要：近年来，信息技术飞速发展，我国在积极加强变电站建设的过程中，其智能化发展趋势成为人们广泛关注的话题。在对智能化变电站展开研究的过程中可以发现，其重要的组成部分包含系统配置、数据采集以及体系架构等内容，要想促使可靠性在数据采集以及控制中得以充分的体现，需要科学的展开网络结构设置，鉴于此，本文从智能变电站监控系统站控层组网架构入手，对智能变电站组网方案进行了详细介绍，最后以某工程为例对相关方案的实际应用进行了分析，希望对我国智能变电站的建设和发展起到促进作用。

关键词：智能变电站；设备性能；组网

前言：时钟同步、辅助设备以及输变电设备状态检测等是构成智能变电站自动化的重要内容，其中，一体化监控系统在运行的过程中，能够实现对各个主站系统的纵向贯通，其中包含生产以及调度等系统，同时它还能够对变电站中的各种自动化设备进行有效连接，因此在智能化变电站中发挥着核心的功能。近年来，智能变电站的影响范围越来越广，而影响智能变电站运行稳定性的一个关键因素就是合理的组网结构，在这种情况下，积极加强智能变电站设备性能及组网研究具有重要意义。

一、智能变电站监控系统站控层组网架构

在对智能变电站监控系统站控层组网架构展开分析的过程中，以下重点从网络安全区划分入手，不同安全区域运行中拥有不同的功能，对于维护智能变电站监控系统的高效运行具有重要意义。

由间隔层、过程层以及站控层构成的三层网络结构被应用于二次设备架构中，为智能变电站系统网络化的实现进行服务。根据相关规定，四个安全区域的划分存在于站控层中[1]。

在I区中，电网和相关设备运行过程中产生的数据由监控主机进行实施采集，在深入处理和分析这一数据的基础上，将其进行展示，并在数据服务器中进行储存。而调度中心同通信网关机之间的数据传输方式以直采直送为主，同时还能够提供运行数据浏览的服务。

在II区中，在实现通信的过程中，需要对辅助设备、输变电设备状态检测以及服务器等进行综合应用，从而实现对各种信息数据的有效采集，包括环境检测数据、安防数据以及计量数据等，在对这些数据进行可视化展示前，需要对以上采集的数据进行深入的分析和处理，最后才能够在数据服务器中对其进行储存[2]。数据以及模型等信息存在于数据服务器中，II区数据通信网关机要想对以上信息进行获取，必须对防火墙进行应用，只有这样，才能够确保信息交互在调度中心和数据服务器中间得以实现，从而为远程浏览和查询信息提供便利。

在对正反向隔离装置与服务器进行应用的过程中，信息能够向III和IV区数据通信网关机进行发送，最后再传递到其他主站系统中。

在线检测数据、告警信息、图形以及变电站模型等的储存由数据服务器进行，为各个部门展开工作提供便捷的访问服务和强大的数据基础。

二、智能变电站组网方案

方案一：综合应用过程层网络、点对点光纤和站控层网络。?技术特点：直采直跳保护，应实现插值再采样同步，确保对时以及交换机对设备的影响降低，从而促使设备运行呈现出较高的可靠性。分网传输的组成部分包括MMS、GOOSE以及SV，交换机拥有较轻的负载性；该方案实施过程中，需要对较多的光纤以及交换机进行应用，因此成本较高、系统复杂性强；在实际运行中拥有较低的保护功能和较高的自动化功能[3]。?组网优化方案：SV和GOOSE公网是过程层网络的主要特点，网络不是保护功能得以充分发挥的基础，在这一公网的条件下，其运行中将会面对更低的风险，交换机在过程层中能够使用率缩小35%，因此复杂性和成本在变电站中都有所降低，不同间隔在受到电压采样值的过程中，是由过程层进行传递的，在对PT合并单元进行取消的过程中产生的压采样值在向各间隔进行传递的过程中，也是由过程层负责的；一体化设计存在于智能终端和合并单元之间，点对点光纤和智能设备存在于过程层中，其在GOOSE和SV共光纤并单元和智能化终端光纤中，使用率缩小50%，变电站运行复杂性降低，成本减少。而这一过程中，必须对GOOSE和SV分时传输技术进行应用，严禁SV的发送时间受到GOOSE报文的影响，从而有效避免插值再采样同步误差的产生。

如果变电站应用了激光供电互感器，该方案应用中的优势无法发挥出来，必须对激光功能模块进行配置。该方案在此类型变电站中使用时，要想确保并单元能够同智能终端进行有效集成，必须对激光功能模块进行配置。

方案二：全网络方案。三层两网结构是该方案网络架构的主要特点，其同IEC61850体系相符，能够为过程层GOOSE和SV共网的信息共享提供最大的便利。在应用过程中，其优势体现于只需要对较少的光纤数量进行应用，能够灵活分布各项功能；而其缺陷在于，对时和交换机系统对保护功能、单元件故障的影响较大，一旦故障发生，很容易引起大范围保护退出现象。

方案三：无过程网方案。点对点光纤在间隔层设备和过程层设备之间的有效应用，为信息的有效传输提供了可能，站控层网络为间隔层当中不同设备进行信息的交互奠定了基础，而报文传输在过程设备和控层网络之间的实现，是由间隔层设备来负责的。该方案应用过程中的优势在于，交换机不存在于过程层中，可以在较小的站控层网络范围内进行有效运行，因此拥有成本低、网络简化性强的特点。

三、工程实例

首先，变电站主接线。10kV电压等级的主接线形式为单母分段，线路、分段、电容器和接地变的远景分别为30、1、4、2；110kV电压等级的主接线形式为内桥，线路、桥的远景分别为2、1。

其次，通信规约。IEC61850是网络通讯在站控层中的体现，IEC61850-8-1被应用于GOOSE、过程层网络通讯中，IEC61850-9-2被应用于SV通讯规约中，私有协议存在于互感器与合并单元之间。

再次，网络配置。SV单网和GOOSE单网被配置于全站中。?由于拥有较少的间隔数，在对过程层网络进行组网的过程中，可以不以电压等级为基准；?单套配置间隔保护存在于110kV侧，因此应将单重化配置应用于过程层网络中；GOOSE点对点连接方式应被应用于110kV桥备自同第二套主变保护之间；?常规互感器可以被应用于10kV侧，此时可以忽略间隔间无配合以及母差保护等现象，因此应对GOOSE单网进行配置；在连接第二套主变保护动作信号的过程中，因对分段保护测控装置、备自投等进行应用；SV网不需要进行配置。在传输测控相关GOOSE报文和低压设备的过程中，需要对站控层网络进行应用。

结束语：

综上所述，近年来，我国在积极进行现代化建设的过程中，各地区加大了智能化变电站的建设力度，相应的基建工程随之增多，而影响智能变电站运行可靠性和安全性的关键因素之一就是组网方案的科学选择。在这种情况下，本文详细分析了关键智能变电站过程中，科学选择组网方案的途径，并对各个方案的优势和缺陷进行了详细分析，希望为我国智能变电站的建设和稳定运行奠定良好的基础。

参考文献：

[1]凌光,许伟国,王志亮等.基于EPON+的高可靠性固定时延网络在智能变电站应用研究[J].电力系统保护与控制,2016,44(14):89-94.

[2]赵家庆,钱科军,俞瑜等.智能变电站采样值组网分布式同步技术及应用[J].电力自动化设备,2014,34(9):154-158.

[3]赵家庆,徐春雷,高宗和等.基于分布式同步方法的智能变电站采样值组网技术[J].电力系统自动化,2013(24):60-65,75.