罗红++王国玉

摘 要 智能變电站已成为世界各国电力行业应对全球能源与环境问题的共同选择，是当前国内外电力系统技术研究和工程建设的热点。变电站智能化是建设智能电网的重要环节之一。可以自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能。同时具备智能告警、顺序控制等高级应用功能。本文针对智能变电站的现状及关键的技术问题进行一些系统的研究。

【关键词】技术 智能变电站

新一代智能变电站是电网技术发展的必然趋势，它突破了常规变电站的技术发展并且在一次设备智能化运行以及二次调试运行上存在一定的突破，变电站智能化的关键在二次设备与技术，一次设备智能化也是通过二次设备与技术来实现的。

1 智能变电站

数字化变电站的进一步演化是智能变电站，它具备一次设备智能化、全站信息数字化、信息共享标准化、高级应用互动化等重要特征。智能变电站概念如图1所示。

2 变电站技术发展

变电站自动化技术发展历程大体可分为三个阶段，即是早期的远动技术、中期的监控技术和近期的变电站自动化技术。智能变电站二次系统的实施程度可分为三个阶段：站控层和间隔层之间的MMS网络；MMS和GOOSE两个网络，在第一个阶段的基础上，重点实践了间隔层设备间联系，包括保护、测控间的GOOSE联闭锁、保护测控和智能终端的俩系；MMS、GOOSE和SMV三个网络。智能变电站常见的三种对时方式：SNTP、IRIG-B和IEEE1588。

3 二次设备关键技术

3.1 技术特点

智能变电站框架结构如图2所示。在逻辑上由站控层网络、间隔层网络、过程层网络组成。站控层MMS网主要用于站控层设备和间隔层设备的信息交换，主要用于监视间隔层设备的控制信息。过程层GOOSE网络主要用于保护设计之间的连闭锁信息交互、间隔层与过程层设备之间控制命令传递及断路器与隔离开关等开关量信息的采集。过程层SV网络用于传输电子式互感器所产生的电气量采集值给故障录波器或测控装置。

3.2 校时方式

智能变电站中，常见的对时方式有IRIG-B码对时，IEEE1588精确时间协议及SNIP简单网络时间协议。IRIG-B码对时在系统中应用多年，可用于全站所有设备的对时，单是需要单独对时网络。IEEE1588对时要求设备以太网芯片硬件能够支持时间截的生成。SNIP对时主要采用客户机/服务器模式，对交换机也没有特殊要求，在智能变电站中一般用于后台系统和远动机的对时。

3.3 故障录波器与网络分析

在智能变电站中，用于传输状态量、电压及电流等信号的二次电缆被数字化通信网络取代，站控层、间隔层和过程层的通信网络报文成为变电站智能设备之间的信息交互和共享的主要方式。故障录波器也相应采用智能化设备。其特点主要体现在：全面支持IEC61850协议；采用数据同步；数据存储技术；故障录波启动技术。

智能变电站网络报文分析装置的主要功能：实时监视、记录全站SV报文、GOOSE报文、MMS报文及 其他未识别的报文；实时分析、诊断通信网络的健康状态、通信数据异常情况，提前发现通信网络的薄弱环节和故障设备，给出报警，预防电力系统事故的发生。

3.4 数字化计量设备

电能量采集管理系统由主站、通信信道、采集终端、智能电能表等部分组长，系统中厂站采集终端完成变电站站内电能表数据的采集，再通过专用通信信道将数据上次到主站系统，主站系统完成数据的接收、存储、统计和分析。

基于IEC61850的全数字化多功能电能表，作为间隔层的计量设备，是对IEC61850数字化变电站标准体系与传统智能电能表的有机结合。数字化电能表有一下几个优势：

（1）电能参量信号处理数字化，使得电能表测量精度高。

（2）可以实现对种电能参量的测量功能。

（3） 应用IEC61850变电站通信体系，使各厂商生产的变电站设备具备统一的通信标准，解决变电站设备间的互操作性问题。

（4）变电站一次设备和二次设备完全数字化、网络化、大大提高了变电站的自动化水平。

（5）用光纤以太网作为传输介质，使数据传输宽度得到了极大增强。

3.5 一体化监控系统

变电站监控系统对全站设备的运行参数进行采集、测量，并对运行状态进行监视和记录，对变电站主要一次设备进行自动控制或远方操作；当变电站的主要设备或输、配电线路发生故障时，能及时记录和提供故障信息。降采集到的数据通过先进的网络通信技术及时上送到调度主站并执行调度主站下达的命令。监控系统主要由数据采集、数据分类和处理、数据储存、辅助分析决策、优化控制、安全监控、操作与控制、系统维护等功能模块组成。

4 智能变电站技术导则

智能变电站的指导性文件：设备层功能要求、系统层功能要求、技术原则、辅助设备功能要求、设计、调试与验收、运行魏红和监测评估。变电站的技术

智能变电站的技术原则：继电保护装置及相关设备技术要求；继电保护及相关设备配置原则；信息互换原则、就地化实时原则、三分之二接线型保护实时方案、双母线接线型继电保护实施方案；110kV及以下电压等级变电站实施方案。

5 结束语

智能变电站是电网最重要的基础运行参量采集点、管控执行点和未来智能电网的支撑点，其发展建设的水平将直接影响到我国智能电网建设的总体高度。二次设备与技术是智能变电站建设的关键要素。智能变电站二次系统在全面实现智能化的基础上，进一步拓展变电站自动化系统的功能，为坚强智能电网提供坚实的设备基础。

参考文献

[1]国网北京经济技术研究院，变电站二次系统整合方案研究报告[R].北京：国网北京经济技术研究院，2011.

[2]刘正亚.智能电网技术[M].中国电力出版社，2010.

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

作者简介

罗红（1970-），女，河南省许昌市人。现为许继集团有限公司营销中心工程师，从事从事营销管理工作。

王国玉（1966-），男，河南省许昌市人。现为许继电气股份有限公司技术中心工程师，从事电力系统继电保护及控制装置研发工作。

作者单位

1.许继集团有限公司营销中心 河南省许昌市 461000

2.许继电气股份有限公司技术中心 河南省许昌市 461000