智能化变电站篇1
【关键词】：变电站；智能化综合系统
中图分类号：tn915.5文献标识码：a
一、智能变电站
随着社会的进步，城市的发展，智能电网作为城市智能化发展的客观需求，是城市发展的重要能源保障和先行者，也是城市智能化建设的一项重要内容，是城市智能化进程的必然选择。
智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化，通信平台网络化，信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。其主要内容包括新建智能变电站，变电站智能化改造，变电站在线监控、变电站运行维护集约化等。
二、智能变电站的自动化系统
智能变电站自动化系统可以划分为站控层、间隔层和过程层三层。
（1）站控层包含自动化站级监视控制系统，站域控制、通信系统、对时系统等子系统，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（SCaDa）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。
（2）间隔层设备一般指继电保护装置，系统测控装置、检测功能组的主智能电子设备（ieD）第二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能。
（3）过程层包括变压器，断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件一级独立的智能电子设备。
三、智能化变电站综合集成化智能装置及其功能结构
数字化变电站在运用集成技术之后，全站范围内的数据交互通过光纤以太网实现。变电站层与间隔层之间现场距离长，数据交换量大，实时性要求高，需要与外部电网互联互通。而间隔层与过程层之间数据交换，不同间隔之间的数据交换，都是局限于变电站内，数据交换多是点对点，瞬时性的。若所有的间隔层设备与过程层设备之间的联系完全依赖于光纤网络，一旦光纤网络出现故障或受到干扰，间隔层与过程层之间的联系将非常不可靠，全站的所有自动化功能都可能因此受到影响而不能正常工作。
为了进一步减少变电站内元件(节点)数量，降低间隔层自动化功能对光纤网络的依赖性，将间隔层与过程层之间的联系从对光纤网络的依赖中解放，同时也为了进一步简化变电站的结构，本文提出了一种将变电站内过程层与间隔层一二次设备进行一体化、智能化综合集成的构想，并以此提出智能化变电站的架构体系。通过分析，认为该综合集成构想以及智能化变电站架构体系的实现，具有先进性，能够满足未来智能电网发展的要求。
变电站一、二次设备的一体化、智能化集成，指除了过程层的测量与控制执行等功能外，将目前变电站结构中间隔层的保护、控制、监视等功能也综合集成到过程高压设备现场，由就地安装的综合集成化智能装置(CompositiveintegratedintelligentDevice，CiiD)一方面直接作用于一次设备，另一方面通过标准化的接日并入全站唯一的光纤总线，进行各CiiD之间，及CiiD与变电站层的功能之间的信息共享与优化协作。
智能化现场测控装置(模块)接受全网统一的同步时钟信号，实现对一次设备的模拟量、开关量与状态量的同步采集，按照全网统一的标准(如ieC61850)处理，为测得数据统一打上同步时间标签；也接受运行控制模块、继电保护模块等的控制命令，实现对一次设备操作的控制与执行。继电保护模块在所有的模块中享有最高优先级，可以直接从智能化现场测控装置获取所需信息，以最短的时间做出反应，并且在任何情况下其保护功能都不被闭锁，同时还可通过标准化接口与其它一次设备的CiiD的保护功能交互、配合。统一数据存储模块是CiiD的木地信息数据库，测量得到的所有的标准化模拟量、开关量与状态量信息都在此存储，提供给其它功能模块，并可按照时间轴、属性轴等对信息数据进行初步的归类与管理。同时，也可以记录并存储各个层次、各个模块所有的面向对应一次设备进行操控的命令，以备查询。运行控制模块从统一数据存储模块获取木地设备的状态信息，也可接受来自变电站层的指令或利用其它CiiD的信息综合判断，实现对一次设备的自动控制、紧急控制，故障录波与事件记录，非正常状态与故障状态的恢复等功能。诊断监视模块实现对设备的状态监视和诊断。软件管理模块可以对所有的功能模块软件进行管理、更改和升级。CiiD的硬件配置要求满足所有自动化功能所需，并考虑冗余度。今后对CiiD功能的增加或提升，只需通过软件升级实现。
CiiD内各个模块之间通过总线结构实现交互。对外经由通信模块，通过标准化的接口与变电站层和其它的CiiD通讯交互。通信管理模块在综合集成化智能装置中处于“咽喉”的地位。装置内的各个功能模块，需要与其它CiiD的功能模块进行交互和协作，也需要向变电站层报告信息，并接受变电站层的指令。通信管理模块需要对所有的功能模块的所有信息进行有效的组织和管理，以保证信息交互的可靠与高效。流经标准化接口的信息包括由变电站层向综合集成化智能装置的查询命令、控制指令、调用指令等，包括由CiiD向变电站层的实时运行信息(包括模拟量、状态量、开关量等)、故障录波、事件报告等，以及各CiiD间的互锁和调用信息。智能化测控装置是变电站基础信息的根本来源，通过综合集成化智能装置的标准化接口接入站内光纤以太网，可以构成全站乃至全网范围的标准化基础信息平台。
需要说明的是，上述功能模块不是将各自动化系统装置在安装位置上进行简单的捆绑和叠加，而是在将所有自动化功能进行全面综合考虑后的升级优化。优化的目标是:功能齐全、硬件冗余、实现功能的流程最简化和最有效化。
四、综合集成的智能化变电站的架构
综合集成的智能化变电站的架构，其结构和功能总体上分为两层，即智能设备层和变电站层。智能设备层主要由综合集成化智能装置(CiiD)和高压一次设备构成，二者之间通过非常规电流互感器、非常规电压互感器以及各类传感器建立直接联系。除了高压开关设备之外，智能化变电站中的一次设备多了分布式电源接口和柔流输电装置(FaCtS装置)。由于CiiD内综合集成了各个变电站自动化系统的功能模块，因此可以实现并完成ieC61850标准提出的变电站分层结构中的过程层和间隔层的功能。可以认为智能设备层是对过程层和间隔层的集成。智能化变电站的变电站层的功能主要包括各个CiiD在站级的管理和协调应用，站级的一体化数据管理以及与远方调度控制中心和其它智能化变电站的信息交互、协调控制的管理等。当多个智能化变电站实现标准化的互联时，即可构成支撑智能电网的重要节点。
在该架构中,变电站中每个控制和监视设备都需要从过程输入数据,然后输出控制命令到过程。而CiiD是核心,它将控制、保护、测量等功能集成在这个通用的平台上,通过通用的硬件和软件采集各功能需要的数据和状态量,实现数据共享。CiiD主要有以下几个模块:
（1）智能化现场测控模块,它接受全网统一的同步时钟信号,实现对一次设备的模拟量、开关量与状态量的同步采集,也接受运行控制模块、继电保护模块等的控制命令,实现对一次设备操作的控制与执行。
（2）继电保护模块,它可以直接从智能化现场测控装置获取所需信息,以最短的时间做出反应,并且在任何情况下其保护功能都不被闭锁,因此它是优先级别最高的模块。
（3）通信模块,通过标准化的接口与变电站层和其它的CiiD通讯交互。
五、智能变电站的优势
智能变电站能够完成比常规变电站范围更宽、层次更深、结构更复杂的信息采集和信息处理，变电站内、站与调度、站与站之间、站与大用户和分布式能源的互动能力更强，信息的交换和融合更方便快捷，控制手段更灵活可靠。智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、节奏紧凑化、状态可视化等主要技术特征，符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求。智能变电站与常规变电站相比，其优势见下图：
六、智能变电的发展趋势
第一次技术革命：18世纪60年代首先发生在英国，它开创了以机器代替收工工具的时代。这场革命是以蒸汽机的发明为标志的。第一次技术革命使工厂代替了手工场，机器代替了手工劳动。
第二次技术革命：发生于19世纪中叶，它以电机的发明为起点，以电力的广泛应用为标志，不仅推动了生产技术有一半的机械化到电气化，自动化转变，更改变了人们的生活方式。
智能化变电站篇2
【关键词】GiS智能变电站智能终端合并单元
中图分类号：tm411文献标识码：a
引言
我国电力系统正向高度信息化、自动化的方向发展，电网规模日益扩大，现代智能电网、智能变电站、变电站设备智能化成为热门话题。随着我国“十二五”规划“加快现代电网体系建设”，“推进智能电网建设”等纲要的及从国家电网招标情况来看，我国电网建设的关注焦点开始集中到了智能电网的发展上。这将对智能电网以及整个电力行业的发展产生重要意义，其中的主设备气体绝缘金属封闭开关设备（GiS）领域正经历着新一轮的更新换代，智能GiS正面临着前所未有的发展机遇。
智能变电站是以数字化变电站为依托，通过采用先进的传感器、电子、信息、通信、控制、智能分析软件等技术，建立全站所有信息采集、传输、分析、处理的数字化统一应用平台，实现变电站的自动运行控制、设备状态检修、运行状态自适应、分布协同控制、智能分析决策等高级应用功能，提高管理和运行维护水平。
现阶段的智能变电站主要有三种模式
模式1：基于站控层ieC61850
该系统与传统的变电站自动化系统基本类似。间隔层智能电子设备ieD（保护及自动化装置）仍然可被安装在间隔层设备上或集中组屏。
这种模式的推广是为了解决传统变电站中智能设备的互联互通及信息互操作问题。由于变电站的智能设备的通信及功能被约束在ieC61850标准范围内，因此，整个系统中的每一个节点的信息传输被标准化，从而使得整个系统的可维护、可扩充性能大为提高。
模式2：基于传统互感器及过程层信息交换
这种模式不仅在站控层信息交换采用了ieC61850，而且增加了过程层网络进行过程层信息交换。对于每一个间隔，配置了过程层设备合并单元、智能操作箱，将常规一次设备的信息及操作数字化，与之相关的间隔层智能电子设备ieD（保护及自动化装置）则通过光纤以太网与对应间隔的合并单元、智能操作箱相连接。
ieD与合并单元、智能操作箱之间既可以点对点的方式互联，也可以以网络总线方式相连。原来一次设备与ieD之间的传统的大量铜芯导线被少量的通信光缆代替了。同时由于建立了过程层网络，过程层的高速采样数据可以被不同类型的装置共享，从而简化了接线。
模式3：基于站控层及过程层全信息交换
区别于模式2，该模式采用电子式互感器代替了传统互感器。
由于光电式互感器的性能优势，这种模式是高压及超高压、特高压电站的发展趋势。采用的光电式互感器有支柱式、内置GiS等方式。
从现阶段智能变电站的几种模式可以看出变电站中，气体绝缘金属封闭开关设备（GiS）的一次设备智能化主要体现在采用数字信号输出的电子式互感器、配置智能单元的传统开关等智能一次设备。一次设备和二次设备间用光纤传输数字编码信息的方式交换采样值、状态量、控制命令等信息。目前大多数变电站的一次设备都不具备智能化的通讯接口，一次设备的状态信息和控制信息需要通过控制电缆的硬接线方式传递。而智能变电站要通过通信手段传递控制信息，就必须需要一次设备具备通讯接口，在一次设备不具备条件的情况下，需通过二次设备与一次设备的结合来完成对一次设备的智能化改造。因此，近期智能变电站的建设主要是基于ieC61850的二次设备发展。智能变电站中，开关设备通过通信网络不仅能完成继电保护控制指令，还能按照ieC61850规约执行网络遥控命令。二次设备间可以通过通信网络实现交换模拟量、开关量和控制命令等信息，取消常规自动化系统一次设备和二次设备间的控制电缆，采用光纤网络直通通信。一次设备的状态信息和控制信息都可以通过通信网络在二次设备间共享，这样就可以减少设备上传信号所需的节点数，尤其是大量减少了开关设备机构上传信号所需的辅助开关节点数，这给实际的二次设计带来了很大便利，减少了大量硬接线。
目前的智能变电站大多是通过智能单元与断路器操作箱接口，智能单元可单独设置智能组件柜，也可组合在气体绝缘金属封闭开关设备（GiS）的汇控柜中。GiS高压开关设备的传统二次设备主要集中在其汇控柜中，智能组件柜与汇控柜合并，即可实现智能组件与GiS结构一体化。现阶段智能变电站配置在GiS汇控柜的智能组件主要有智能终端、合并单元、智能监测装置及ieD装置等。一些变电站在设计中处于测控保护一体化考虑，也会将主控室的保护控制装置下放至汇控柜。
对于GiS高压开关设备的二次设计，智能终端、合并单元是主要涉及的智能装置。
智能终端具有按照ieC61850协议与间隔层通讯，配置断路器参数，控制断路器动作等功能。智能终端与一次设备之间采用硬接线连接。智能终端与间隔层保护测控装置之间通过面向通用对象的变电站事件（GooSe）实时传送信号量。间隔层保护装置的跳闸命令以及测控装置的跳合闸命令，按不同的GooSe优先级传送到智能终端，由智能终端通过硬接线输出到一次设备，达到取消屏间硬连接线，光缆取代电缆的要求。智能终端作为数字化变电站三层结构中过程层的典型设备，主要担负一个间隔内一次设备位置和状态告警信息的采集和监视，对设备的智能控制，并具有防误操作功能。依靠智能终端各类信息全部通过光缆交互，从而将传统断路器改造为满足数字化需求的智能一次设备。智能终端装置的开入功能，用于断路器、刀闸的位置和一次设备告警信息的采集和监视。除了硬接点开入外，装置还支持GooSe开入，满足过程层和间隔层智能设备之间开关量和控制数据交换。开出功能则提供保护用断路器的分合控制及通用控制的开出接点。
智能化变电站篇3
【关键词】数字化继电保护；110kV；智能变电站
1数字化继电保护系统中的基本概述
1.1确保二次回路的接线更为简化、方便
mU和电子互感器设备的互相配合，可以实时地将其测量到的值进行数字化处理，并且通过光纤进行传送。那么这一数字化系统具有比较强的抗干扰能力，能够改变以往的二次电缆传送回路运行缺陷，从而确保有效地实现了变电器中一、二次设备的隔离运行。数字化继电保护技术是于现场加装好智能操作箱并且组建GooSe网络之后方能够起到保护作用，同时对于隔离开关还能够起到遥控控制。由此看来数字化继电保护装置和最终的执行机构控制间并没有了以往的电缆连接，那么目前现场的各间隔间的界限将更加清晰、明了，因此显著地杜绝了智能变电站中的不慎连接、碰触电缆情况发生，能够非常有效地避免了事故发生。
1.2数字化继电保护装置的应用可以提高可靠性
电子式互感器设备具有比较良好的抗干扰能力，因此其在绝缘性能方面也得到了一定加强，其中线性范围较广等显著特点，装置的先进性保障了最终测量值的安全性和准确性。与此同时智能操作箱的主要作用，就是可以利用过程层网以及保护装置进行实时通信，将智能变电站中一次设备的实际运行情况进行及时传递，从而还能够对相关设备是否保持正常的运行具有充分了解。
1.3数字化继电保护技术具有高度的开放性与互操作性
发展至今，国家为了能够大力促进智能电网的快速发展，显著提高智能变电站运行的效率和效益，国家电网公司已经于2010年正式制定并实施了《Q/GDw441-2010智能变电站继电保护研究规范》，该保护规范中明确规定了继电保护以及设备配置的基本原则，其中还包括继电保护装置以及技术标准，继电保护的基本信息互换原则等方面，因此分析和研究数字化继电保护于智能变电站中的具体应用，是完全离不开该具体规范的规定。
2、110kV智能变电站的保护配置情况
110kV变电站使用常规开关作为主开关。以某地为例，目前，该变电站内设有电子式互感器，但尚未实现一体化平台及智能应用，然而，在变电站内的自动化系统结构、继电保护装置及合并单元的配置、网络方式都可以作为智能变电站建设的参考。三层侧设备，两级网络结构，符合智能变电站要求。变电站内过程层运用的是GooSe网、SV网方式，与智能变电站要求独立组网有所差距。保护配置包括所需要的母差保护装置、线路纵差保护装置、故障录波器等，此外，110kV母差、主变及智能终端，合并单元按双重化配置，均体现了智能变电站的配置要求。
3、110kV智能变电站相关设备的保护配置
（1）线路保护。相对110kV智能变电站而言，应将站内保护、监测和控制功能综合为一体，根据间隔情况单套设置。对线路的保护直接采样，直接跳到断路器；在GooSe网使用断路器失灵、重合闸等相关功能。具体的线路保护方案参见图1：线路间隔内设有保护测控装置，仅与GooSe网络进行交换信息，其余全部使用点对点连接，其数据传输方式是直接与合并单元和智能终端连接，期间对数据进行打包，再由光纤传送到SV网，同时传送给保护测控装置；如遇跨间隔信息接入保护测控装置，则使用GooSe网传输。
（2）变压器保护。根据规程要求，110kV变压器电量保护应配置双套，并应采用主、后备保护一体化配置，如单独配置，后备保护应与测控装置一体化。变压器保护使用双套配置时，合并单元（mU）的每一侧，智能终端的每一侧都要使用双套配置；中性点以及间隙电流分别并入对应侧（mU）；直接采样，直接跳到一侧断路器；如遇跳母联、分段断路器和启动失灵等情况下，则使用GooSe网进行传输。
（3）母联（分段）保护。母联保护与线路保护基本相同，但结构上更简单。母联保护装置与合并单元、智能终端直接相连，不必进行数据交换，就可以实现直接采样、直接跳闸；并且，母联保护装置、合并单元、智能终端，都可以经过彼此独立的GooSe网和SV网，实现跨间隔传输信号。根据规程的相关要求，110kV母联保护使用单套配置，应满足保护、监测和控制综合一体化。跳闸方式应用点对点直接跳闸，主变保护则应用GooSe网络跳闸；母联保护在母线失灵的情况下，可以使用GooSe网络传输。
4、数字化继电保护在110kV智能变电站中的应用
继电保护作为保证电网安全稳定运行的首道防线至关重要。智能变电站应在保持变电站基础功能之外，改进增加继电保护设备之间交换信息的方式。智能变电站中，使用了电子式互感器，变压器，断路器装上了智能单元，连接介质全部使用光纤，信息传输实现了网络化。针对各部变化，下面提出新的测试检验方法：
（1）原来输入保护装置的电压、电流模拟量被合并器的光数字信号所取代。前提是要考虑有跨间隔数据要求的保护装置，在不同间隔间传输数据时，到达时间的同步性，如不确定或差距较大，则可能无法满足保护装置的要求。
（2）同等设备条件下，原有变电站继电保护使用接点直接跳闸，而智能变电站则使用GooSe网络，信号经网络传输到智能终端后跳闸（有智能开关时除外），其可靠性更强，运行检修扩建的安全性更高。
（3）原有变电站保护装置，输出信号都是经过GooSe协议下进行网络传输，智能变电器则增设了优先级别，使用GooSe报文传输。我们可以通过整组传动试验，检验变电站保护装置输入和输出信号的精度和实时传输。
（4）光纤数字电压、电流信号的输入方式，决定了检验数据同步性的测试显得尤为重要，如变压器差动保护、母差保护，需要对不同的同步间隔的数据进行验证。
（5）光纤以太网主要针对误码率和光收发器件的功率进行检验，从而保证其物理连接的准确性和可靠性。检验过程可以借助网络分析仪、网络负载模拟器等工具进行。
（6）合并单元的检验主要是看其可否及时准确地传输一次电压和电流信号；智能单元的检验则是看可否及时准确地传输数据，控制设备，保护报文，并做出相应的处理。
5、结束语
为加快智能电网建设，提高智能变电站效率和效益。当前数字化继电保护对于智能变电站具有积极方面的作用，国内已经在一些智能变电站中逐渐应用了数字化继电保护措施，希望以此取得的经验与教训能够为未来数字化继电保护技术于智能变电站的实际应用提供有效的经验。
参考文献：
[1]徐晓菊.？数字化继电保护在110kV智能变电站中的应用研究[J].数字技术与应用.2011（10）
[2]夏勇军，蔡勇，陈宏，陶骞，胡刚.？110kV智能变电站继电保护若干问题研究[J].湖北工业大学学报.2011（01）
[3]蒋睿智.？变电站保护多信息融合应用探讨[J].硅谷.2008（23）
智能化变电站篇4
随着科学技术在电力系统中的广泛应用，智能化变电站得到了迅速发展，智能化变电站的一个明显优势就是它改变了过去传统的管理形式，通过智能化方式来实现对电力系统的管控，减少系统运行故障的发生。在智能化变电站的整体结构中，自动化系统架构是核心部分，需要电力企业重点做好这方面工作，本文对当前智能化变电站中的自动化系统架构进行了分析。
【关键词】智能化变电站自动化系统架构分析
相对于传统变电站来说，智能化变电站的特点就是它采用智能控制方式来实现对电力系统的监控和管理，这样可以减少人工工作量，避免不必要错误出现，它的灵活性和高效率非常明显。随着智能变电站的大范围普及，自动化系统架构和相应的工程调试技术也逐渐受到了业内的广泛关注，这就需要工作人员在这方面给予足够的关注和重视。
1智能化变电站自动化系统架构综述
智能化变电站内部结构包含有多个要素，对于这些构成要素的分析是保证变电站功能有效发挥的重要手段，结合智能变电站实际来看，在它的自动化系统结构中较为重要的分析对象主要包括有结构技术、结构作用、应用原则、结构功能以及结构特点等。
1.1结构技术方面
从智能化变电站自动化系统结构技术的产生和具体应用来看，它是在之前变电站的综合自动化系统结构技术基础上发展而来的，是对它的继承和创新体现。相对于传统变电站的综合自动化系统结构技术来说，它具有一系列优势特点，它的完整性更强、数字性和连接性更明显，而且具体应用方式在标准化程度要求上也更高，这样就更有利于智能变电站系统的有效扩展，也包括后期的维护更新，使得变电站的功能可以越来越健全，使其作用得到最大程度发挥，满足电力系统运行需求。
1.2结构作用方面
它的结构作用主要是以一次设备为中心来体现的，这就不难看出，智能化变电站自动化系统架构的最主要作用就是保证一次设备的性能良好，可以满足电网系统安全运行的要求，处于安全可靠的状态中，同时还可以更好的以此为基础来实现无人值班、数据整合等智能化功能的有效实现。
1.3应用原则方面
一般来说，智能化变电站的自动化水平是非常高的，这是传统变电站所不具备的。它的自动化系统结构的应用原则可以总结为系统结构的三层二网并间隔配置原则。这一原则的内容是自动化系统中的智能设备要按照站控层、间隔层、以及过程层等三个层次来分别进行布置，在布置过程中还要根据站内一次设备对象通过相应间隔的间隔层来为设备的各项功能发挥提供支持。
1.4结构功能方面
在自动化系统结构的功能中，最为本质的内容就是整个系统是将变电站内的一次设备作为功能对象。通常情况下，立足于系统结构，可以将智能化变电站的功能划分为两个方面：
（1）含有监控、远动、站域控制以及综合决策等系统功能；
（2）系统的保护、监视、测量以及间隔操作等基础。
在这两方面功能中，系统功能是基础实现的前提和依据所在。在对智能化变电站自动化系统结构进行研究时就需要工作人员将它的结构功能作为重点对待，必要时还要将其独立开来研究。
1.5结构特点方面
相对于传统变电站系统结构来说，智能化变电站自动化系统结构具有很强的技术性特点，同是先进技术的一种体现，具体来说是在变电站的智能系统设备上，会依据层次性进行分散布置，而且布置的方式是横向布置，与此同时，自动化系统中不同的智能设备间一般是以网络连接为主的。
2110KV智能变电站的自动化系统结构分析
2.1三层两网架构形式
相比较，110KV智能变电站自动化系统架构是比较成熟的，它的组网方式是“三层两网”形式，“三层”是过程层、间隔层以及站控层；“两网”是各层之间的光纤传输和以太网传输。
过程层是在“三网合一”模式基础上，实现采样值SmV、GooSe、ieee1588的共网传输，这样可以简化光纤和过程层交换机的配置。这种网络的好处就是可以有效防止环网所引起的复杂协议出现，而双网配置模式则可以充分确保信号传输的可靠性和稳定性，需要注意的是，在星型网络中，数据的传输是唯一的，具体传输可以通过静态VLan或者是动态组播方式来确定数据流向，如果是以组播方式进行协商的话，就要注意到最后的结果是唯一的，并且也不存在以太网回路切换问题的发生。对于35KV及其以下的电压等级装置来说，可以在间隔层设备基础上来进行下放布置，建立就地的站控层网络，在传输方式上是100mbp以太网，以经级联的方式来实现和站控层网络的相互连接。
2.2三层一网架构形式
从目前智能化变电站来说，处于变电站工程设计和维护管理的考虑，一般会将站控层、间隔层以及过程层三者的网络进行整合，整合为一，这也就是所说的三网合一架构方式。在同一个网络下，来实现变电站所有数据的传输，包括实时数据和非实时数据，为防止因为流量所导致的问题发生，交换机之间的级联是以千兆端口方式为主。除此之外，以过程层为基础的设备也是采用以太网光口方式为主，而站控层设备则是以以太网电口方式为主，因此，在交换机配置上，就需要其提供有100m光口、100m电口以及1000m光纤级联端口。
智能变电站中的智能组件是通过网口来和交换机相连的，由此形成GooSe网，除了这方面外，还适当的添加了基于相关智能组件和主变保护测控装置的点对点光纤连接，形成了以主变功能为基础的直接信号采集、直接信号接收的模式，这也就是实现了主变的间隔自治。需要注意的是，如果输电线路是35KV及其以下的话，电容器和所有变电间隔都是可以利用保测装置的，来实现间隔自治，保测装置是集保护、测量以及故障录波等为一体的装置。
3总结
随着电力企业在社会发展中的重要作用不断凸显，提高其智能化应用水平就显得十分必要。在电力系统运行中，变电站是重要组成部分，它是调控输送电的重要环节，相对于传统变电站来说，智能化变电站应用优势更为突出，可以有效避免因为人为控制所造成的错误问题发生，而且在自动化系统架构上，也逐渐趋于两层设备一层网络的方向发展，这样不仅可以降低投入成本，而且更能适应市场发展需求。
参考文献
[1]张建庭.智能变电站自动化系统的结构及其工程调试技术探究[J].科技创新与应用，2014（03）：152-152.
智能化变电站篇5
关键字：智能变电站；遥信；优化
中图分类号：tm632文献标识码：a
1.绪论
随着坚强智能电网的建设不断推进，智能化变电站的发展也是日趋重要。为满足全站信息的数字化、通信平台的网络化以及信息共享标准化的基本要求，智能变电站较先前的常规变电站采用了先进、可靠、集成、环保的智能设备。如图一，从物理结构比较，最大的区别在于光缆取代了电缆，数字代替了模拟。从二次系统比较，最大区别增加了过程层网络，主要用于智能终端、合并单元与间隔层保护和测控装置的通讯。优点存在的同时智能变电站也较先前增加了运检人员的压力，增多了站内的信息量。
图一：常规站与智能站区别
智能化变电站的遥信信息主要由GooSe组成。GooSe（GenericobjectorientedSubstationevent）是一种面向通用对象的变电站事件，是一种通信服务机制。通讯协议遵循ieC61850规约，主要用于实现在多ieD，即智能设备之间的信息传递，包含全站的开入开出信息，具有高传输成功概率。
智能变电站将大量的电缆替换成了光缆，智能终端将原先的电信号转换成了光信号，站内的实端子几乎全部转化成了虚端子。虚端子的生成需要通过组态工具进行人工配置，集成完成后生成全站统一的SCD文件，供监控后台数据库的编辑以及全站自动化装置配置的下装。
2.智能站遥信信息的现状
智能变电站的遥信生成过程主要是，首先利用组态软件，将全站每个设备的iCD文件导入，按照设计院设计好的虚端子表格，进行人工配置即虚端子连接工作，配置完成后生成全站的SCD文件，主要用于监控后台数据库映射，以及二次设备的配置下装。最后按照设计蓝图进行后台数据库描述修改。在信号核对的工作中也没有标准流程，无章法可循。
目前，智能变电站的遥信信息主要存在以下问题。第一、很多变电站现场都是由调试过程中或者说配置过程中发现问题修改问题，而后进行设计更改，返工率高，设计单元受牵制于集成工作。第二、SCD文件是基于软件配置生成的工程文件，没有统一的配置工具，工具不清晰且无可视化功能，各集成商各用自己的配置软件，会出现iCD文件不兼容，导入导出会出现文件丢失，无法编辑等现象。第三、每台智能终端除了转发机构的实际遥信以外，还包括自身的告警虚遥信。基于ieC61850标准的装置模型文件iCD也基本都是最大化配置，导致监控后台数据库映射完成后，全站遥信信息多大上万条，特别在进行数据优化合并遥信工作的时候，工作量大，效率低。
3.智能站遥信的优化建议
基于目前智能变电站遥信信息存在的信息量大，配置及验证工作繁琐等问题，本文从虚端子信息的生产以及合并遥信的配置两方面提出相关的优化建议。
3.1虚端子信息的优化
3.1.1虚端子的可视化功能
我们知道，常规变电站工程都是基于设计的变电站，调试单位都依照设计院出版的正式施工蓝图，进行现场的施工调试工作，并且一目了然的清楚装置及机构的回路。而目前的智能化电站却是基于现场配置的变电站，设计院人员在设计虚端子连接图时往往脱离了实际的装置回路，会出现连接错误或是遗漏的现象。并且调试人员在现场联调过程当中，经常出现顾此失彼的情况，发现了问题需要先修改虚端子，然后查找装置说明书或者设计白图进行硬件回路的验证，无法有效的整理关联核对。因此提出从常规硬接线、硬回路的角度描述装置GooSe信息的触点、端子、接线等概念，可视化的反映保护、测控、终端等装置GooSe配置、设备间GooSe联系，如图二。
图二：虚端子与常规遥信回路对应关系
设计院人员在设计过程中，虚端子的每条信息尽量做到与回路一一对应，智能终端的每条遥信开入我们除了可以明确它的Reference描述以外，还可以清除其内部回路，便于调试过程中问题的准确定位，提高工作中的效率。当然该设计理念的实施是放在设计人员惯用的autoCaD软件中实现，还是利用配置SCD文件的组态软件中，还需要做进一步的探讨。
另外，单纯从虚端子连线的角度考虑，先前的组态软件总是以单装置的发送端固定或者以接收端固定，通过肉眼检查虚端子的联系关系，效率低且不人性化。现在，以国电南瑞公司的naRiConfigurationtool工具为例，我们可以通过装置与其相关联装置之间的控制块逻辑关系进行可视化检查，点击任一关联线，可以看到控制块之间的虚端子信息，如图三。
图三：虚端子可视化联系图
3.1.2虚端子的导入导出功能
目前，虚端子的集成工作几乎都是人工手动连接，工作量较大，效率不高，在大量的重复性工作下难免会出现联系错误的情况，并且没有有效地检查和核对虚端子的办法，经常都是人为的肉眼检查以及调试过程中的验证纠正。设计院出版的全站虚端子连接图，也基本都是在设备供应商提供的虚端子表格的基础先进行绘制的，虽然少许的设计单位也已经尝试利用组态软件进行配置虚端子甚至全站的SCD文件，但是工作性质及工作量等同于先前集成商所做的工作，所以仍然面临着当前困难。类似国电南瑞公司的naRiConfigurationtool的一些组态工具，虽然完全可以将全站虚端子及所有通讯信息导出为eXCeL格式的表格，具备虚端子表格导入导出的功能，但是由于全国设计院的虚端子表格各式各样，智能变电站设计规范没有针对该内容提出统一的标准，因此在以后的发展道路上，如果设计单位可以统一出版的虚端子eXCeL表格的格式，那么虚端子的导入导出将广泛运用在组态工具中，大大节省了连接配置虚端子的工作，也基本能够杜绝由于人为造成的虚端子连线错误。
3.2合并遥信的优化
眼下智能变电站信息量相当大，虽然根据国家电网公司的企业标准，制定了相关信息的统一命名，以及等级分类等，但是每条信息都是经过仔细筛选以及人工编辑合成为某一条合并遥信的。如图四，以国电南瑞nS3000S后台监控系统为例，比如合并遥信“蓉东1线二次设备告警”就是由61个子遥信合并而成，在编辑的过程中，我们需要花上大把的时间进行遥信查找及合成配置工作，而且容易出现选择错误或者漏选的现象。
图四：合并遥信配置表
合并后的遥信已经固定，站内的上万条遥信又无法删除，因此如何减少合并遥信的工作量，出现问题如何快速定位，是我们当下的优化方向。
我们可以试图从两方面着手进行相关优化工作，分界点就是后台数据库的映射导入工作。数据库导入前我们需要进行虚端子的配置工作，以及实际遥信名称的定义工作，我们可以把合并遥信的整理工作一并加入其中。如图五，我们可以设想如果的设计院出版的虚端子表格是这样的。
图五：虚端子一览表
a列是根据国网企业标准固定化的合并后遥信名称，B列是现场实际遥信的名称描述，也就是目前我们利用组态软件需要在测控的Doi实例描述一栏进行描述定义的内容，C列则是测控装置S1节点下的数据集描述，该数据集描述是后台进行映射入库的依据，也是站控层后台与测控通讯的根本，D列和e列就是目前虚端子的主体内容，测控的接收端描述和智能终端发送端的描述，F列则是智能终端的背板端子号，4p1n表示第四块板件的第一个端子，以此类推，目的也就是将智能终端的虚端子可以与实例对应，方面调试人员可以一眼看到信号是什么。先前说到在导入后台映射后，怎样减少合并遥信的配置工作量，减少出错的概率，那么建议在后台监控系统加入自动合并遥信的功能插件。以图五的C列的测控DataRefrence为索引，比如插件的框架就是以CtRL/BininGGio1.ind1~ind10定义为“一次设备故障”的子遥信，那么在虚端子设计或者连接的时候，我们就可以将智能终端的实际遥信或着说是“Doi实例描述”属于该间隔的一次设备故障的信息，关联到D列的pi01/GoinaGGio2.ind1.stVal~ind10.stVal。那么试想在可以进行虚端子eXCeL表格导入的情况下，每个遥信以及每个合并遥信都按此编辑导入，我们的合并遥信配置工作将一劳永逸，效率高，正确率高。即使在核对信号的过程中碰到遥信上报不正确，我们也可以直白的快速的找出问题的所在。
4.结束语
智能化变电站篇6
关键词：智能变电站；智能电网；电力系统改革；强电
Doi：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.148
随着社会经济的不断发展，目前我国面临的最大的资源问题就是能源电力的问题，坚强智能电网的建设是我国电网的主要发展方向，我国要在2020年实现坚强智能电网的全国统一建设，实现电网供电智能化。
1智能化变电站的特点和优势
智能化变电站采用计算机通信技术，在一条通道上对多条通道的信息进行传输，大大简化了变电站内的二次接线。传统的变电站为了实现多个功能，采用的信息模型种类比较多，每个功能系统对信息的采集和处理都是相互独立的，这样在一次设备和二次设备间要建设大量的电缆才可以完成对模拟信号的传输，这样传统变电站在资金成本的投入上比较大，而且变电站的结构上也比较复杂。智能化变电站采用统一的信息模型，在通信网络中采用统一的通信标准接入网络，通过同一个网络就可以实现对信息的监控和处理，这样大大减少了系统的软件和硬件的重复配置，降低了变电站建设的成本。智能变电站采用光纤作为通信介质对数字信号进行传输，保证了信息传输不受干扰，采用计算机通信技术作为信息传输的主要技术，保证信息在传输过程中的安全性和可靠性。智能化变电站可以提高变电站的自动化控制功能，智能变电站传输信息在传输中的可靠性和准确性，可以帮助变电站更好的实现自动化控制功能，通信网络和一次设备、二次设备之间可以更好的进行自检，实现系统状态的检测和修复，智能化变电站通过故障自动化分析程序可以实现智能化分析的功能。常规的变电站设备之间用电缆进行连接，容易造成电缆间的电磁干扰，智能化变电站可以解决电缆受到电磁干扰的问题。
2变电站的智能化改造方案研究
电站的智能化改造要严格遵守总体的技术框架标准，根据电网和当地的实际情况采用具有针对性的改造措施。变电站智能化改造要从提高电网的生产管理效率和经济效益为目的，改造方案要经济实用。在对变电站进行改造期间要遵守企业安全生产的条例，保证变电站安全性和可靠性不受影响。对变电站的一次设备改造要从实际情况出发，对变电站进行智能化改造，要在利用原有的设备的基础上进行，减少改造资金的投入，减少改造工作的工程量，把智能化变电站的优势都发挥出来，这是变电站智能化改造必须要考虑的重要问题。对变电站智能化改造可以采用现有的技术分别对过程层智能化、变电站层智能化和间隔层智能化进行改造，根据工程现场的实际情况，如果设备投入使用的时间短，自动化水平比较高，并且设备还比较新，那么我们可以增加辅助设备来对设备进行智能化改造，这样的设备改造可以率先完成。对投入时间长，比较旧的设备，这样的设备运行稳定性变弱，可以采用设备到期更换的方法，参照智能化变电站的标准，按照时间间隔来实现变电站的智能化改造。
智能化变电站系统结构设计，智能化变电站系统结构由过程层、站控层和间隔层三层结构组成，如图1所示智能变电站三层结构图。通过高速的通信网络实现三个层之间和各层内部之间的通信，在过程层中通过现场总线技术实现通信的方式已经被广泛的应用。变电站的设备数量在不断增加，过程层中的数据信息量也随着不断增加，而且站控层和间隔层对过程层中的数据信息的质量的要求也越来越高，所以我们对变电站的智能化系统结构进行合理的设计。智能化变电站网络采用GooSe协议来实现间隔层和过程层之间的数据通信，间隔层和站控层之间通过ieC61850网络通信协议来实现网络通信。站控层是智能化变电站特点体现的重要部分，站控层功能包括顺序控制和源端维护等，站控层的功能是根据具智能化变电站技术发展而不断完善的。
智能变电站的改造和建设是我国坚强智能电网建设的重要部分，智能变电站采用技术先进，安全可靠的并且环保的智能化设备，智能化变电站具有信息数字化和通信平台网络化的特点，对信息的收集、分析和处理都是通过自动化控制完成的，智能变电站可以实现智能调节、实时控制和在线分析等功能。智能化变电站是智能电网的主要发展方向，对变电站的智能化改造可以降低变电站的运行维护成本，对电网的资源可以进行优化的配置，并且可以提高整个电网的运行指标。
3总结
变电站的智能化改造应用了计算机通信技术，提高了变电站的自动化控制水平，降低了智能变电站的维护工作，变电站的智能化改造是未来电网发展的主要趋势。本文变电站是能花改造方案研究对常规变电站的智能化改造起到一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]高建宏，臧宝志.智能电网建设时期的需求侧管理[J].山东电力高等专科学校学报，2013（02）.
[2]方晓洁，季夏轶，卢志刚.基于opnet的数字化变电站继电保护通信网络仿真研究[J].电力系统保护与控制，2015（23）.
智能化变电站篇7
关键词：智能变电站设计原则结构体系
中图分类号：tm76；tm63文献标识码：a文章编号：1672-3791（2012）09（a）-0124-01
国家电网公司结合中国电网建设实际情况，于2009年5月提出了智能电网建设目标，而智能变电站是建设智能电网的一大关键性、基础性环节，深入分析和探讨智能变电站相关理论及应用具有重要的现实意义。
智能变电站不仅是智能电网的重要组成部分，同时也是实现风能、太阳能等新能源接入电网的重要支撑。作为衔接智能电网发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的关键技术，智能变电站在技术和功能上能更好地满足智能电网信息化、自动化、互动化的要求。智能变电站的建成投运，可大幅提升设备智能化水平和设备运行可靠性，实现无人值班和设备操作的自动化，提高资源使用和生产管理效率，运行更加经济、节能和环保。作为“十二五”开局之年的2011，同时也是智能电网进入全面建设阶段的第一年，国家电网公司计划将2011年2925亿元的电网投资向智能建设方面倾斜，预计2011年将有约500亿元用于智能化建设，同比增长150%。其中，智能电表仍是电网智能化建设的主要投资对象。与此同时，2011年国家电网公司还将完成两批智能电网建设试点工程，加快推广智能变电站、配电自动化、等重点项目。以青岛220kV午山变电站为例，与普通变电站相比，按照设备使用寿命15年计算，可节约全寿命成本2240万元。
1智能变电站相关理论
1.1智能变电站的定义
对于智能电网而言，现代高压电力网是网络主题框架，中级及低级电网是重要基础，借助现代化通信技术及信息平台，确保包括发电、输电、变电、配电以及调度等环节在内的互动功能的切实实现，使电力流、商务流以及信息流等高度集成的现代化网络成为现实。智能变电站是建立在数字化变电站基础之上的，借助智能化一次及二次系统设备的网络分层实现。
1.2智能变电站的技术基础
优越的综合分析以及自动控制能力是智能变电站智能化的关键。以智能变电站技术导则为依据，在进行设计的过程中要按照以下原则进行。
第一，以DL/t1092的相关规定为设计和施工的依据，不但要符合DL/t755关于安全性和稳定性的要求，而且还要符合GB/t14285继电器关于灵活性、可靠性、选择性以及速动性的标准；第二，严格按照DL/t860的规定设计智能变电站通信网络及系统，此外还要构建设计电网实时同步运行实时信息、保护信息、设备状态以及电能质量等数据和信息在内的模型，以确保基础性数据完整性及统一性要求；第三，以DL/t5149的规定为标准设计智能变电站后台监控功能，同时确保测量、保护及控制单元符合GB/t13729、DL/t478、DL/t769以及GB/t14285的规定；第四，要想各级电网提供大力支持，确保运行的稳定性、安全性及经济性；第五，相关功能符合集中控制及无人值守的标准，尽可能控制工作人员现场操作；第六，对性能进行全面的测量及评估；此外，还要构建站内全景数据统一化信息平台、具有接入可再生能源的能力等。
1.3智能变电站的体系结构
当前我国的智能变电站体系结构最为常见的是三层式，分别是站控层、间隔层以及设备层。其中，站控层主要设备包括计算机、操作站、维修站、人机设备、路由器以及服务器等；主要作用在于对变电站控制进行监视，对继电器设定值的变化进行记录，此外还有自诊断、故障分析以及远程监控等功能；借助光纤局域网络，站控层和间隔层间的通信得以实现，间隔层的主要包括监控设备以及继电保护设备，主要作用是借助本间隔数据控制一次设备，操作闭锁以及继电保护。保护及测控装置借助GiS控制柜实现了一体化，利用光纤及以太网通信方式，不必再像之前那样借助许多电缆来确保一次设备和二次设备之间的通信。间隔层及设备层间的数字通信是建立在一次设备智能化基础之上的。
设备层主要包括高压设备及智能组件，采用的是模块化设计方案，其作用是变电站测量、保护、控制以及计量，智能组件又包括测量、检测、保护、控制以及计量等单元。外置智能组件主要涉及到测控装置、保护装置以及状态检测等，智能设备可以采用的方式主要有三种：独立运行的高压设备配合外置智能组件；高压设备加内嵌式智能组件加外置智能组件；高压设备配合内嵌式智能组件。
系统层是由一系列的子系统构成，主要是自动化系统、通信系统、对时系统以及站域控制系统等。系统层可以处理基本数据，变电站中与智能设备相关联的信息主要是借助智能组件取得并加以处理，以变电站以及电网运行稳定性的要求为主要依据，对各设备层进行控制，以确保应用功能的顺利实现。以变电站电压等级以及复杂系数为依据，系统层可以对运行方式进行选择，皆可以是集成运行，也可选择分布数台计算机运行。
2智能变电站的应用展望
变电环节的智能化可以在很大程度上促进电网稳定性及可靠性的提升，同时还极大的增强了电力输送能力以及设备的健康水平，今后将智能化设备以及状态监测等先进技术适时引入到电网中，便可以保障全网设备统一收集运行数据、实时共享电网信息，并对其进行实时控制和智能化调节，为各级电网运行的稳定性、安全性以及一系列高级应用提供有力支持。
当前有关智能变电站的研究及建设尚处于起步阶段，从长远角度分析，为确保智能电网需求能够得到切实满足，接下来的工作就是要需要深入分析和研究智能变电站的传感、通信、测量以及信息技术等。通过构建以智能变电站为基础的高效、互连的发电厂、电网、负荷一体化系统，达到科学合理配置电源资源，确保工厂日益增长的负荷需求得到充分满足，以尽快实现智能电网所追求的安全可靠、清洁高效、自愈可调的建设目标。
参考文献
[1]刘艳华，李莹琨.浅析变电所综合自动化系统的应用与实践[J].黑龙江科技信息，2011（3）.
[2]房波.浅谈数字化变电站技术在一次安装中的应用[J].黑龙江科技信息，2010（30）.
智能化变电站篇8
关键词:35kV变电站；智能化；ieC61850；
中图分类号：tm411+.4文献标识码：a
1、智能变电站的优势
智能变电站可分为过程层、间隔层和站控层。过程层包含了由一次设备和智能组件所构成的智能设备、合并单元和智能终端。其中，智能设备的选择比较注重安全可靠、低碳环保、技术先进和集成高效等特性，智能变电站的基本要求是基于通信平台网络化、全站信息数字化和信息共享标准化，基本功能是自动完成信息采集、测量、计量、保护、控制和监测等，并可根据实际需要，支持电网实时智能调节、自动控制、协同互动和在线分析决策等高级功能。
2、我国智能化变电站的现有模式
目前，我国农村35kV智能化变电站的建设引进了多种设计思路，以实现智能化的升级和提高经济效益，主要有数字化智能变电站典型建设和分布分散式智能变电站标准建设两种模式。
2.1数字化智能变电站
根据eiC61850通信规范的要求，由智能化一次设备(智能化开关、电子式互感器等)和网络化二次设备(过程层、间隔层和站控层)分层构建而成，可以实现智能变电站内不同厂家的电气设备间的信息共享和互操作。同时,由于数字化变电站的每个间隔功能相互独立,以及计量、保护、电能质量分析和故障录波等功能也都相互独立，需要多台设备才能完成保护测控，由此带来的缺点是设备装置数量多，结构较为复杂,并增加了成本的投入，虽然在一定程度上实现了智能化变电站的功能，但不利于普及和推广。
2.2分布分散式智能变电站
分布分散的标准建设模式是国家电网公司面向110kV及以上变电站所推出的比较科学的建设模式,它的保护基于间隔，采样数据传送依据eiC61850-9-2的标准,采用“直采直跳”的方式,状态量的传输是以通用的面向对象的变电站的事件方式传输；设备在线监测位于间隔层，站级保护控制采用网络化数据。这种分布分散模式的特点是侧重于突出保护的依赖性，让整个自动化系统的间隔层形成保护测控自动化两套系统使保护可靠性不依赖网络。但该模式增加了投资,综合造价高，更适用于高电压等级变电站，因此难以在农网中加以推广。
3、新型集成式智能变电站建设模式
通过以上分析,我们可以看到，现有的智能化变电站建设模式不能适应当前35kV农网智能化变配电的需要，由此,我们积极探索新型的集成式建设模式,以求能实现智能变电站的功能，降低投资，提高效益，增加安全可靠性。
3.1设计思路
随着现代计算机科技的发展,独立装置已完全具备对整个变电站的信息进行系统化处理的能力,尤其是针对35kV及其以下的相对简单系统的变电站,集成式数字化智能综合保护装置完全有能力实现整个间隔层的功能。新型集成式智能变电站依照eiC61850的通信规范:以功能服务为承载、以规范数据通信为途径、以构建信息模型为手段,采用系统的自动化功能建模方法,提供了变电站信息一体化建设的标准。集成式设计思路是在数字化信息化的基础上,对信息进行集中处理,以求实现原先独立的保护控制单元所无法实现的分布和集成式应用,进而实现智能化。对于重要网络或设备采取双冗余的配置方式，控制单元、光纤、数据采集系统及智能综合保装置均采用的是双系统模式,起到互为热备用、互相校验的作用。
32集成式变电站结构精简功能强大(如图1)
过程层针对35kV变电站互感器和断路器等一次设备距离较近，且均为开关柜结构的特点，为便于接线选用智能控制单元和合并单元集成为一体的就地智能化装置,能节省投资并提高效率。间隔层处理所有过程层光纤上传的信息,设置一主一备两台保护,两台交换机,充分保证了所采用的集成式数字化智能综合保护装置的安全可靠性，使其能顺利实现以前多台智能电子装置所实现的功能以及许多单台间隔层智能单元所无法实现的功能,包括完成更多的计算,接入更多的交流量。因此,需要有高可靠的硬件结构、更快的运算能力和丰富的网络资源,完成面向对象的建模,实现智能化；站控层从单台集中式智能综合保护装置上通讯,另外来接其它智能设备,较为简单。
3.3集成式智能变电站的优势
其一,安全可靠:不同间隔系统信息的集成度高,有效利用相邻元件间冗余广域信息来提高保护性能,增强可靠性,保证整个系统安全、稳定的运行。如可以实现低周低压减载、站域系统保护、站域优化控制和小电流接地选线等功能。其二,简单:根据农村电网的现实情况和需要对绝大部分功能和设备进行了整合,去繁就简,最大限度的减少设备数量和网络复杂程度。其三,降低成本:在统一的软、硬件平台上运行变电站的智能设备,其特色在于可基于现场编程,增加或调整系统功能，灵活度高、稳定性强,方便快捷,从而有效的降低了调试成本、设备成本和培训成本。其四,系统优化:采用光纤代替了电缆,电子式互感器取代了常规互感器,减少了设备占地,优化了电缆设计,改善了变电站的电磁环境,不仅降低了设备和施工成本,也大幅度的降低了对二次设备的功能及电磁兼容的要求,优化了智能化系统。
参考文献
[1]李孟超,王允平等.智能变电站及技术特点分析[J].电力系统保护与控制,2010.31
智能化变电站篇9
关键词：智能变电站；无功优化；柔流输电技术（FaCtS）；静止无功补偿；仿真
1引言
智能变电站作为坚强智能电网建设中实现能源转换及控制的关键平台之一，是智能电网的重要组成部分，也是实现分布式电源等新能源接入电网的重要支撑。智能变电站是连接电力生产及使用过程六大环节的关键，在技术和功能上能更好地满足智能电网信息化、自动化、互动化的要求。长期以来国内的变电站建设有常规变电站和数字化变电站两大模式[1]。随着风电、光伏等分布式新能源陆续接入系统，对系统安全性和稳定性的要求更高，对作为智能电网支撑节点的变电站也提出了新的要求。
电压质量对于保证电力系统安全稳定运行、提高产品质量、保护系统用电设备安全有着重要的影响。电力系统中电压的波动与无功有很大的关系，因此保证无功的平衡是保证电压质量稳定的基本条件。在长期的变电站运行中，利用有载调压变压器和并联电容器组进行电压调整和无功优化也暴露出一些不足，比如：变压器分接头和电容器开关的频繁操作，无功容量调整的非连续性不能准确满足系统无功需要量。因此在新型变电站无功优化中有必要研究一下适用于智能变电站要求的无功优化技术。
智能变电站具有可靠性高，交互性强[2]，集成度高，低碳环保的特点。智能变电站从上到下可以分为站控层、间隔层和过程层三层[3]。
智能变电站作为智能电网的重要节点，需要在数据信息上为电网运行提供支撑。因此有必要在智能变电站内建立基于ieC61850标准的一体化信息平台，应用分层分布式结构，简化和统一的数据源，形成系统内独一无二的基础数据信息，数据信息的交互共享以统一标准的方式进行，从而为系统提供稳定可靠的信息支撑。信息一体化平台的数据库基于标准化建模，采用跨平台、通信驱动管理等新技术，构建集保护测控、状态监测、故障录波、网络通信、计量、直流辅助系统、环境监测、视频、安防、环境参量等数据于一体的变电站全景数据平台，分为实时子系统和非实时子系统，如图1所示。
2智能变电站的无功优化
2.1变电站无功优化原理
变电站无功优化是指以调节变压器分接头和无功补偿设备为手段[4]，从而维持母线的电压和无功功率在正常运行允许的范围内。以图2所示的简化变电站等值电路为例说明如下：
为系统电压，、分别为变电站主变的高低压侧电压，为负荷的电压，pL、QL分别为负荷的有功功率和无功功率，K为变压器变比，QC为补偿的无功功率，RS、XS、RL、XL分别为线路的阻抗参数，Rt、Xt为变压器的阻抗参数。
在没有补偿无功时
（1）
将代入式（1）得到
（2）
略去与垂直的分量后得到：
（3）
可见，为了使负荷端电压UL与额定值ULn的偏差为最小，必须随着负荷pL+jQL的变化调节Ut2，以减小线路上的电压降落，有以下两种方法[69][70]：
1）调节有载变压器的变比
由于为可控变量，当负荷变大时，降低K以提高Ut2，从而提高UL来减小线路的电压降落，反之亦然。
2）进行无功补偿即改变电容器组的数目
使用和上面一样的分析方法，略去垂直分量、并且未投入QC时的主变低压侧电压为：
（4）
当投入容量为QC的电容后，有
（5）
比较以上两式可见改变QC可以影响系统中各点的电压值和无功的分布，当负荷增大时，通过减小系统至站内高压侧的电压降ΔUS也能增大Ut2以抵消ΔUL的增长。
投入QC后网损为：
（6）
从上式（6）可以看出网损与低压侧无功的平方即Q'=（Q2-QC）2具有很大的关系。在输送功率确定的情况下，网损随Q'的减小而减小。在理论上，当Q'=0时网损最小。因此，提高功率因数是降低简单辐射形网络网损的有效措施。
从上面的分析中得出以下结论：1）调节变压器分接头可改变低压侧母线电压，但对无功分配和网损基本没有影响。必须明确的是只有在上一级电网电压正常并且地区无功功率充足的情况下，调节变压器分接头才能实现电压随负荷变化情况进行相应的变化，以达到保持良好电压水平的目标[5]。若不能同时满足以上两个条件，采用调节变压器分接头进行电压调节的方式有可能对系统的安全稳定运行带来不利的影响，在极端情况下甚至出现电压崩溃，因此变压器档位调节采取了安全上下限的要求。2）投切补偿电容器一方面可以提高母线电压，另一方面还可以改变无功分配，改善功率因数和降低网损。
2.2智能变电站的无功优化研究
2.2.1智能电网对无功补偿的要求
智能电网的建设主要是为了降低系统电能损耗，提高系统的可靠性，并且具有自愈的功能。
在智能电网环境下，智能变电站的无功优化需要采用FaCtS技术。FaCtS技术是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。它使不可控的电网变的可控，是现代智能电网发展的需要，是解决电网运行和发展中各种困难的需要，现代电网规模越来越大，结构越来越复杂，对电能质量要求越来越高，同时对清洁能源和低碳能源的要求也越来越高。在这种情况下，对电网可靠、经济、稳定运行的要求也越来越高，传统的机械控制方法越来越不适应电网的发展需要[6]。
2.2.2智能变电站无功优化框架
智能变电站无功优化属于智能变电站高级应用的一个部分，它的应用建立在一体化信息平台和智能决策系统上。首先由一体化信息平台提供变电站运行数据和设备状态信息、提供智能决策所需要的一切数据信息，然后由智能决策系统综合分析站内信息、综合评估，最后给出无功优化的策略和操作指令。智能变电站无功优化在智能变电站的位置如图3所示。
3基于FaCtS技术的智能变电站无功补偿
110kV上海蒙自智能变电站（下称蒙自站）是首座服务上海世博会的智能变电站，是国内首座节能型、智能化、无油化的集成新型高科技示范变电站。它是上海世博园区内与中国国家电网企业馆一体化建设的全地下降压变电站。其建设规模为2台40mVaSF6主变，110kV/10kV电压等级。
SVG有着优良的动态性能，能够显著提高系统的动态性能，即系统抗扰动能力。根据不同的系统要求，SVG可实现节点无功电压控制、功率振荡抑制、提高系统静态（暂态）稳定极限等功能。对于节点无功电压控制，SVG通过快速、连续地调节SVG无功出力，实时改善系统无功分布，进而实现在SVG容量范围内的节点电压控制[7]。对于功率振荡抑制，线路电磁功率正比于节点电压，SVG控制注入节点的无功来改变节点电压，实时改变线路输送功率，不仅可以阻止低频的功率振荡，还可以阻止次同步振荡和超同步振荡。对于提高系统稳定极限，采用SVG后，可以提高系统功角特性曲线，增大静态稳定极限；系统故障时，运用合适的控制策略，可以减少加速面积，增大减速面积，提高系统暂态稳定极限。
3.1SVG的数学模型
SVG大体分为电压型和电流型两种类型，在实际应用中大多使用电压型，因此接下来的模型以电压型SVG为例，电压型SVG基本原理图如图4所示。
假设三相平衡，则SVG的等效电路如图所示。usa、usb、usc分别为电网系统的三相电压，Udc为直流侧电容电压，uoa、uob、uoc分别为SVG输出的三相基波电压，R、L分别为连接电抗器的电阻和电感。可以得到SVG三相输出电压的表达式为：
（7）
式中k为逆变器的比例系数，ω=2πf，f为逆变器输出基波或者电网的频率，θ为SVG输出电压与系统电压的相位差。系统电压的表达式为
（8）
式中为系统相电压有效值。
3.2无功补偿仿真实验
仿真系统如图5、图6所示。
仿真说明如下：第一次仿真时断开SVG此时SVG的无功输出为0，系统接入200mw的负载，变压器低压侧a相电压只能达到基准值的80%如图5中红色曲线所示；第二次仿真接入SVG，从图6中可以看到在经过大概0.02秒的响应时间后，SVG向系统注入无功，系统电压也随之得到提高接近基准值（如图5黑色曲线所示），SVG的调节过程在0.1秒时结束，补偿系统80mvar的无功功率。SVG能动态补偿无功明显改善系统电压质量，并且响应和调节的速度非常快，在上面的仿真系统中，由于控制环节的问题，响应时间要0.02秒，如果能对控制环节进行优化，响应速度将更快。
4总结与展望
对智能变电站的关键技术和特点进行研究，分析了传统变电站无功优化技术的不足，提出智能变电站无功优化的框架和要求。本文在matLaB/SimULinK下搭建仿真系统，进行了无功补偿和抑制电压跌落的仿真实验，SVG的动态性能和快速响应能力得到证实，具有传统无功补偿设备无法达到的技术水平，只有FaCtS无功补偿设备能够满足智能变电站的技术要求，更加明确了智能变电站无功优化必然是应用FaCtS技术的无功优化。
参考文献
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[7]王轩，赵国亮，周飞，等.StatCom在输电系统中的应用[J].电力设备，2008，9（10）.
作者简介：
徐进东（1980—），男，硕士，研究方向为电力系统运行与控制。
史静（1990—），女，硕士研究生，研究方向为电力系统运行与控制。
蒋丹（1988—），女，硕士研究生，研究方向为电力系统运行与控制。
智能化变电站篇10
关键词：智能化；二次系统；调试
作者简介：纪绿泓（1982-），女，福建厦门人，福建省电力有限公司厦门电业局，工程师。（福建厦门361000）
中图分类号：tm63 文献标识码：a 文章编号：1007-0079（2012）12-0144-02
随着智能电网的发展，智能化变电站已成必然趋势。对于继保调试人员来说，智能化变电站的二次设备与传统变电站相比已发生了较大的变化，因此深入了解智能化变电站的架构原理，并且针对其二次系统的调试方法作出相应改变必须提上日程。本文对智能化变电站二次系统的应用及调试阐述了个人的见解，以期为智能化变电站的检验提供一些有益的参考。
一、智能化变电站的概念及特征
经济与科技的发展对电力系统的安全性和可靠性提出了更高的要求，因此变电站的结构也必须进一步优化。随着计算机、通信技术的飞速发展，智能变电站的出现为解决电力系统和变电站所面临的问题提供了新的方法。
智能变电站采用先进的传感器、信息、通信、控制、智能等技术，以一次设备参量数字化和标准化、规范化信息平台为基础，自动地完成信息的收集、分析、控制以及管理等工作，使全站的信息具有数字化、全面性及共享度。同时，智能变电站还具有通过及时分析数据为电网作决策提供信息支持以及自动控制的功能。
智能化变电站二次系统具有以下技术特征：
第一，系统高度集成化、信息交换标准化。系统结构紧凑，变电站内及变电站与控制中心之间实现了无缝通信，在设备状态特征量的采集上无盲区，从而简化系统维护、配置和工程实施。
第二，运行控制自动化、保护控制协同化。电流、电压的采集实现数字化，将各种数据信息集成，使得原来分散的二次系统装置整合优化，网络通信、数据共享。
第三，分析决策在线化。设备实现广泛在线监测，有效地获取电网运行状态数据、各种智能电子装置ieD的故障和动作信息及信号回路状态。
三、智能化变电站二次系统的基本配置
1.智能化变电站二次系统的架构
智能变电站二次系统在逻辑结构上可分为三个层次，根据ieC6185a通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”，如图1。
过程层作为智能化电气设备的智能化部分，是一个一次设备和二次设备的结合面。具体包括电子式互感器、合并单元、智能操作箱等。
间隔层的作用是汇总本间隔过程层实时数据信息，实施对一次设备保护控制操作、闭锁、同期及其他控制功能，高速完成与过程层及站控层的网络通信；对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制。具体包括测控设备、保护测控一体化设备、保护装置等。
站控层则是通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，提供站内运行的联系界面，实现管理控制间隔层、过程层设备等功能，形成全站监控，并与远方监控或调度中心通信。具体包括网络设备、主机、操作员站、GpS对时系统、自动化软件系统和远动工作站。
2.110kV柯井变保护配置基本情况
2011年7月投运的110kV柯井变是厦门第一个智能化变电站。柯井变的主接线为外桥接线，站内主开关选用常规开关。站内配置了电子式互感器以及一体化平台和智能变电站的高级应用功能，是一个比较典型的智能化变电站。
柯井变二次系统采用三层设备两级网络的结构。站内过程层采用GooSe网和SV网组网方案，站内保护配置有主变保护、备自投、10kV线路保护等，主变本体及110kV智能终端采用单套配置，合并单元采用主变各侧冗余配置，同一间隔内电压互感器和电流互感器合用一个合并单元。110kV及主变10kV侧相关间隔的过程层GooSe命令、ieee1588V2对时报文均通过网络传送双重化配置。各间隔采取设置就地智能终端箱的方式，将一次设备运行状态、控制等信号和命令通过智能终端转换成数字化信号。
（1）变压器保护。110kV主变保护按双套配置，采用主、后备一体化配置。高低压侧、中性点电流、间隙电流并入相应合并单元（mU），变压器保护直接从mU上采样，通过GooSe网络发出保护跳闸命令，变压器高、低压侧的智能终端连接GooSe网络，达到跳各侧断路器的目的，如图2所示。
主变高中低压侧智能终端采用冗余配置，主变本体智能终端采用单套配置；主变本体智能终端具有主变本体/有载开关非电量保护、上传本体各种非电量信号等功能。本体智能终端通过GooSe网传输非电量动作报文以及调档、接地刀闸控制信息。
（2）备自投装置。110kV备自投装置直接与对应间隔的合并单元通过光纤连接，实现不通过网络数据交换的直接采样；然后通过GooSe网络实现跨间隔传输接点、信号，并发出跳、合闸的命令。
四、智能化变电站二次系统调试
智能变电站保护装置与外界的连接介质全部采用光纤，信息全由网络化的设备传递。因此保护设备的调试必须相应改变。由于保护装置逻辑没有发生变化，变化的仅为信息的传递方式，故保护的逻辑功能检验可以沿用原检验标准。在这里只针对变化的部分提出新的调试方法。
1.变电站模型的检查
模型涉及到以下几种文件：
SSD文件：一次系统配置描述。包含一次系统单线图，一次设备逻辑节点及其定义；
iCD文件：智能电子设备的配置描述。包含装置逻辑节点类型、数据类型的定义、数据集定义、控制块定义、装置通信能力和参数等；
SCD文件：由SSD文件和iCD文件通过系统配置工具生成。
CiD文件：由SCD文件通过ieD配置工具生成。
根据图纸及设计要求，构建变电站配置。需要特别注意，任何ieD设备模型的更改（即iCD文件的变动）都需要通过此流程生成新的CiD文件，而不能手动改动CiD文件中的相应设置，否则相应的监控、远动以及保护信息将会出现错误。
2.保护装置调试
（1）电压、电流采样的检测。在智能化变电站中，原保护装置电压、电流模拟量的输入由来自合并单元的光数字信号代替，使用光数字保护测试仪，直接从保护装置的光纤以太网口输入测试。这样的数字信号是没有误差的，以前的零漂、采样精度检测步骤可以省略。但由于现有光数字保护测试仪输出的数字信号传输时延不确定，无法准确采用再采样技术，因此只能用于没有跨间隔数据要求的保护装置和测控、仪表二次设备。对于有跨间隔数据要求的保护装置如变压器差动保护、母线保护，目前只有通过传统保护测试仪加模数转换器的方法实现数字电压、电流信号的输入。
（2）保护装置的输出。保护通过GooSe网络向智能终端直接传输跳闸和相互之间的启动闭锁信号。对于GooSe报文的检验只能依靠保护装置实际传动、保护整组传动来验证保护装置输出信号的正确性与实时性，依据GooSe联系表，确保每个功能、每个信号、每个点都要检验。
智能终端有效上传与下达各种控制与保护报文、提供各种保护与控制设备相应的一次设备状态信息、根据保护与控制命令对一次设备做出相应的操作（如断路器跳闸、变压器档位调节等）的功能也能在此试验中一同校验。
（3）同步测试。对于光数字化后的电压、电流信号，其跨间隔数据同步性（主变保护、母差保护等）的测试尤为重要。为了验证不同间隔间数据的同步性，可通过同源的一次升压、升流来实现。
3.其他二次回路检测
智能化变电站大量使用光纤以太网。可通过检查光纤头是否清洁、光纤网络通信是否正常、光收发器件功率测试、光通道衰耗和误码率测试等来验证光纤以太网的物理连接的正确性和可靠性，同时借助网络分析仪来测试其网络性能。
网络是智能化变电站的重要组成部分，其中包括GooSe网、SV网、mmS网。智能化变电站中安装有通讯在线监视系统，实时监视并分析变电站各路网络信息，做到快速准确查找特殊信息和定位各种故障点。间隔层和过程层配置大量的交换机，当交换机出现故障，可能引发多个间隔的保护拒动，进而造成大的事故发生，因此交换机的可靠性需要保证。
五、结束语
智能变电站建设是智能电网建设的核心之一。本文对当前智能化变电站二次系统的应用和调试进行有益的分析和探讨，希望以此促进智能化变电站架构体系不断升级与改进，充分发挥智能变电站的高度集成、兼容、互动、协同功能。
参考文献：
[1]刘娇,刘斯佳,王刚.智能变电站建设方案的研究[J].华电电力,2010,
38(7):974-977.