变电站二次系统智能化设计关键问题

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1、变电站二次系统智能化设计关键问题摘要：智能变电站方兴未艾，它的出现在极大提高变电运行水平的同时，也给相关的设计特别是二次系统的设计带来了不小的压力。从比较传统的二次系统和智能化二次系统的差异入手，对二次系统智能化设计的关键点进行论述和分析，以期找到今后的研究重点。关键词：二次系统智能化设计中图分类号：TM762文献标识码：A文章编号：1007-3973(2013)012-181-021引言当前，以“一次设备智能化、二次设备网络化”为特点的智能变电站正蓬勃兴起。它的推广，一方面变革了传统的变电运行理念，使变电站自动化技术得到飞速提升；另一方面，也给习惯常规站设计的相关

2、人员带来了重重压力。确实，常规站历经上百年的技术沉淀，在各方面均已趋于成熟。而智能化变电站是新生事物，在许多方面尚需不断磨合,尚存在可以改进和完善的空间。为了提高智能变电站的建设水平和技术经济性，必须在首道“工序”一一设计上下功夫。和常规站一样，智能变电站的设计重心也在二次上，不过，是所谓的大二次，它包括了自动化、保护、调度和通信等多个专业。由此可见，二次系统智能化设计是一个难点。而要克服这个难点，首先必须找准关键点。2传统二次系统和智能化二次系统的差异传统二次系统传递的是模拟量，而智能化二次系统传递的是数字量，这是两者的本质区别，也是两者之间其他差异的根源。下面进

3、行具体说明。2.1二次回路不同常规站的二次回路是一张电缆网：所有的信息传递和交互动作均通过二次电缆进行。缺点：需要大量接点，系统接线复杂。优点：设备间的互通关系明确，便于查找故障。智能站的二次回路是一个通信网络：全站信息转化为虚拟数字的形式，并以IEC61850规约为基准进行交互。缺点:信号的输入输出关系与通信网络接线不对应，增加设计难度。优点：节省电缆，简化施工。2.2二次系统的逻辑结构不同常规站釆用“两层”结构，即“站控层”和“间隔层”。而智能站增加一个“过程层”，且对原先的“间隔层”的通信方式也有所改动。缘由：智能站要采集整站的全景数据并实现交互共享，若按常规

4、站配置，一则信息传输容量和速率达不到要求，另外也和建立一体化信息平台相冲突。2.3一次、二次的分界面不同在常规站中，一次设备和二次设备的划分非常明确，不同类别的设备运行于不同的电磁环境中。而在智能站中，为了传递数字量的需要，原本属于二次设备范畴的保护、测控、计量等单元渐渐和智能一次设备相结合，使得二次设计时需要考虑更多的安全因素。2.4设计内容的不同和常规站相比，智能站没有繁杂的端子排图，但增加了以下内容：全站网络图、VLAN划分、IP配置、虚端子设计、虚端子二次接线图、同步系统图等。以上列举常规变电站和智能变电站在二次系统方面的主要不同之处，这也是二次系统智能化设

5、计中的一些关键问题的产生根源。3二次系统智能化设计的关键所在3.1全站逻辑结构的确定我们知道，为了实现全站信息的高度交互，智能变电站的逻辑结构确定为三层（即站控层、间隔层和过程层），但三层之间怎么联系，却是一个值得研究的问题。IEC61850要求：站控层和间隔层之间采用总线型以太网（基于IEC61850-8标准），间隔层与过程层之间采用分布式星形采样值网（基于IEC61850-9-1标准）和独立的GOOSE（面向通用对象的变电站事件）双网。按照以上配置，虽然能很好地满足全站大流量数据的交互和传送，但也带来了交换机规模庞大和端口数量众多的缺陷，不利于降低建设成本，不利

6、于日常维护。因此，应该根据实际情况（譬如220kV站和llOkV站是完全不一样的），准确计算实时数据和非实时数据的流量，并在此基础上通过网络通信协议对数据流向进行划分，以保证正常运行时数据只流向需要的交换机端口。这样，就可以适当简化全站逻辑结构。2011年底投产的llOkV新生智能变就大胆尝试了'‘三层一网”的结构。3.2智能设备的选择智能设备选择是二次系统智能化设计中的一个重要环节。其内容主要包括：（1）电子式互感器的选择；（2）智能开关的选择；（3）集成装置的选择。关于电子互感器，分无源式和有源式两种，各有优缺点,需要在综合考虑成本承受力、技术可行性等因素后谨慎

7、确定。关于智能开关，目前也有两种：理想智能开关，智能终端与传统开关组合。理想智能开关具有在线监测、智能控制和自我诊断等功能，性能极其优良，只是造价不菲。而智能终端与传统开关组合的那种类型充其量只是半智能产品，随着技术的进步，必然被淘汰。关于集成装置，可供选择的有：测控保护一体化、计量与保护（测控）一体化、故障录波和网络分析一体化等，需要根据现场场地情况，再结合交换机设备的冗余度等综合确定。3.3继电保护配置虽然智能站的主要保护配置（如变压器保护、线路保护、母线保护等）和同等规模的常规站是一样的，但需要考虑到数据采集和保护跳闸的方式有了较大改变一一要求采用直采直跳