张帆

摘 要：变电站是电网的基础节点，加快变电站智能化建设布局是推动电网自动化建设的重要一环。我国是能源消耗大国，对于各种能源尤其是电力这一基础性能源的需求更是十分巨大，积极做好电网建设布局对于保障电力的合理、正常供应有着极为重要的意义。变电站作为电网建设中的重点应当优化布局并积极做好智能化建设，以变电站自动化、智能化来推动电网智能化进程，提高电力运行管理的效率与质量。新时期，智能变电站建设面临着新的机遇与挑战，面对新的需求应当积极研究并设计一套智能变电站自动化系统新方案，新方案中将着重采用间隔纵向集成技术用以更好的实现对于变电站监控、保护的实现，提高系统的自动化、智能化程度。

关键词：智能变电站；电网；间隔纵向集成技术

中图分类号：TM63 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）27-0081-02

Abstract： Substation is the basic node of power grid. Speeding up the intelligent construction layout of substation is an important link in promoting the automation construction of power grid. China is a big energy consumer. For all kinds of energy， especially power， the demand of this basic energy is very huge， and actively do a good job in power grid construction layout is of great significance to ensure the reasonable and normal supply of electricity. Substation as the focus of power grid construction should optimize the layout and actively do intelligent construction， substation automation， intelligent to promote the process of grid intelligence， improve the efficiency and quality of power operation and management. In the new era， the construction of intelligent substation is faced with new opportunities and challenges. In the face of new demands， we should actively study and design a new scheme of intelligent substation automation system. The new scheme will focus on the use of interval vertical integration technology， in order to better achieve the substation monitoring， protection， and improve the degree of automation and intelligence of the system.

Keywords： smart substation； power grid； spacer vertical integration technology

前言

智能变电站建设是推进电网智能化建设的重要途径与方式之一，智能变电站建设将以变电站自动化为基础，辅助以信息监控、管理系统用以保障电网能够更好的对各智能变电站进行调度、管理。在智能变电站系统的建设中将以自动化系统作为建设的核心，着重对变电站自动化系统中的功能分布、网络结构以及调度间的信息交互方式等进行勾画和建设，以间隔纵向集成技术为应用重点来进行智能变电站的建设。

1 智能变电站建设的核心需求

智能变电站是智能电网的构建基础同时也是智能电网运行管理的重要节点。智能变电站在运行过程中应当满足智能电网安全、稳定、高效运行的核心需求，以无人值守和设备全寿命周期内易于运行维护为建设的重点，支撑调控一体化运行保障智能电网自动化运行的安全性与可靠性。智能变电站自动化运行的核心依靠的是运行系统的监控、保护功能，在现今应用于智能变电站中的保护、监控功能实现需要较多的环节，其主要有智能终端、间隔层保护、测控装置以及通信环节等几大部分所组成，各层级之间相互协助共同做好对于智能变电站的监控、保护。保护层级的增多也会带来极大的冗余，导致智能变电站监控、保护所需要的整体响应时间较长致使智能变电站的可靠性和速动性相较于传统的保护方式有所降低，且各层级之间需要做好各功能部分的横向耦合，加大了智能变电站实现的难度与复杂性。在智能变电站的建设中需要从减少功能實现环节和功能解耦的角度出发探讨智能变电站内各功能装置的布局用以提高智能变电站内各装置功能实现的可靠性和快速性。智能变电站的安全稳定运行离不开良好的通信，在智能变电站内通信的实现与布设上多采用的是独立双网实现冗余，以更好的增强智能变电站通信系统的安全性与稳定性。智能变电站自动化控制依靠的是大量的信息传输与共享，智能变电站通过与上位控制系统相连接通过智能变电站对自身所运行的相关数据进行采集并将其反馈至上位控制终端用以实现对智能变电站运行情况的实时动态监控。在智能变电站与上位控制终端的信息交互中受制于远动通信规约传输容量和调度系统数据容量的限制，智能变电站在数据传输中无法囊括其所有的数据，而是需要在众多的数据中有选择性的进行传输。在智能变电站的开发传输中需要积极做好主子站系统之间通信能力的研究，提高两者之间的信息通信与交互能力从而使得智能变电站能够向调度站传输更多、更全面的信息用以方便电力调度站的工作人员根据数据信息来对智能变电站进行调度控制。智能变电站是智能电网中的重要分支，长期以来智能变电站与智能电网之间所采用的分立建设模式使得智能变电站与智能电网之间缺乏统一的设计、规划使得分布式应用的应用策略、交互接口等未能进行良好的统一，致使智能变电站现有应用无法与上位调度主站的应用实现广域协同，智能变电站通过优化设计将传统变电站中所需要的大量电缆回路转换为网络虚回路使得变电站的可控性和效率大幅提高，但是由于缺乏直观有效的展示手段对智能变电站的运行管理维护带来了极大的不便，在智能变电站进行改扩建或是设备更换时，需要对智能变电站中的配置描述文件进行更新。为简化智能变电站的维修，提高智能变电站的故障处理效率需要对智能变电站的运行系统进行简化、优化，用以更好、更方便的服务于现今的运行维护体系，减少智能变电站中的控制装置与控制端子的数量，降低虚端子关联复杂度以使得智能变电站的控制系统具有更高的维护和扩建能力。

2 智能变电站控制系统的架构与优化

智能变电站系统要求具有较高的集成性，在传统智能变电站自动化控制系统的基础上通过将线路间隔的部分间隔层设备与过程层设备进行纵向整合，用以简化、优化设备之间的通信层级，提高设备的控制效率。对智能变电站的网络架构构建冗余层采用双网控制模式，用以有效的提高智能变电站监控、控制的稳定性与可靠性，并对智能变电站的监控功能采用面向服务的统一设计。在具体的设计中将对功能实现环节和虚端子数量进行优化，简化层级并降低功能实现环节和虚端子的数量，用以使得网络冗余性和变电站对各级调控主站的支撑能力得到大幅的提升。某220kV智能变电站自动化系统结构如下图1所示。

在新型的智能变电站自动化架构中，通过提高智能变电站自动化控制系统间隔层和过程层功能的集成度将能够使得智能变电站自动化控制的设备数量、功能实现环节以及配置工作量等得到大幅度的降低和简化，从而使得智能变电站自动化系统的可靠性和可维护性得到较大幅度的提高。优化后的智能变电站自动化所采用的PRP协议能够实现双网信息的无缝切换以使得双网通信能够更快、更好的实现。智能变电站中的站控设备层主要用以对主站提供支撑服务，与调控主站相配合共同构建起面向服务的体系架构SOA，用以使得智能变电站自动化系统对于主站具有良好的支撑能力。

智能变电站自动化的集成优化中所采用的纵向间隔主要是通过将智能集成优化将间隔层保护、测控等功能在一套装置中加以实现，并对智能变电站自动化系统的测控计算、出口输出等进行保护。优化后的智能变电站自动化系统以“点对点”的网络传输方式实现信息的传输与信号控制，通过接收变电站其他设备的GOOSE控制报文进行出口控制，通过这一方式能够使得保护、测控功能實现环节得到更大的简化和优化，以使得就地保护速动性和可靠性的大幅提升。母线差动保护以“点对点”方式通过GOOSE或是SV报文和间隔纵向集成装置通信。在220kV智能变电站自动化系统中，需要对高压线路进行单独设置，其对于高压线路的测控和保护需要在不同的装置中加以实现，用以提高智能变电站自动化对高压线路保护、测控功能的解耦，在提高线路运行管理效率、稳定性的同时更加便于运行维护。

3 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所使用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。

4 结束语

智能变电站自动化性能的提升对于提高变电站的自动化水平、优化变电站的管理有着极大的提升。新时期，应当积极加强对于智能变电站自动化的研究与应用，构建新型智能变电站自动化系统与体系，实现智能变电站自动化标准的规范、统一。

参考文献：

[1]杨志宏，周斌，张海滨，等.智能变电站自动化系统新方案的探讨[J].电力系统自动化，2016，40（14）：1-7.

[2]邱剑，王慧芳，陈志光，等.智能变电站自动化系统有效度评估模型[J].电力系统自动化，2013，37（17）：87-94.

[3]许伟国.110kV智能变电站自动化系统关键技术应用研究[J].供用电，2011，28（5）：40-45.