摘要：本文首先对智能变电站的概念、系统结构进行了分析总结，结合某220千伏智能变电站的二次系统构建，对智能变电站二次部分网络结构、功能配置、高级应用等方面进行了详细的介绍，为今后智能变电站构建和保证智能变电站稳定正常运行提供了一定的参考价值。
关键词：智能变电站 二次系统 研究
一 智能变电站
1智能变电站的概念
智能变电站是一个全新的智能化控制体系，是在计算机技术、信息技术、通信技术、输配技术等基础上融合发展起来的智能化设备的集合。智能变电站能够通过自身的智能化设备，对所需要的信息进行采集、分析、整合、处理，进而实现信息共享，同时还对电网进行实时自动控制、监控、智能调节、在线分析决策和协同互动，并且兼备测量、控制、保护、计量和检测等多种功能。
2 智能变电站的系统结构
智能变电站系统在逻辑上由"H层"即站控层、间隔层、过程层，及"两网"即站控层网络、过程层网络构成。
站控层设备包括主机、监控系统、远动装置、继电保护故障信息系统及网络打印机等；间隔层由保护功能、测量系统、计量系统、故障录波等系统组成；过程层由电子式互感器、智能断路器、智能终端、合并单元等装置构成。
站控层网络能够实现站控层内主机、监控系统等不同类型的设备和间隔层内保护、测量系统等不同类型的设备之间的信息交互。过程层网络能够实现间隔层内相关设备及过程层内电子式互感器、智能断路器等不同设备之间的信息交互。
二、智能变电站二次系统
传统变电站二次系统包括二次设备、二次回路及操作电源，智能变电站二次设备更侧重于变电站自动化，包括监控系统、继电保护、输变电设备状态监测、辅助设备、时钟同步、计量等设备。
1、变电站规模
主变规模：220kV变电站安装3台电压等级为220/110/35kV的有载调压主变，3台主变容量均为180MVA；出线规模：220kV侧出线6回，110kV侧出线6回，35kV侧出线10回。
二次系统由包括监控系统（狭义上的站控层）、继电保护、设备状态监测、辅助设备、时钟同步等设备组成。
2、系统网络
（1）站控层网络
此智能变电站站控层采用双重化组网模式，站控层设备通过两台路由器与具有百兆带宽的工业级交换机相连，接入主站高速网络，完成站控层设备之间的通信和站控层设备与其他设备的通信。站控层交换机采用24电口，4光口交换机。
（2）间隔层网络
此智能变电站间隔层网络采用双重化星形结构组网模式，通过两台专用路由器与工业级交换机相连，接入双重化网络。间隔层交换机采用百兆光口通信，交换机之间的级联端口采用百兆电口。间隔层交换机选用24电口，2光口交换机。
（3）过程层网络
同一电压等级过程层跨间隔数据的汇总与通信主要依靠过程层中的交换机，过程层中的交换机一般按照电压等级配置，母线保护、故障录波及网络记录分析等装置主要通过交换机收发过程层数据。此智能变电站220kV过程层网络采用双星网络结构，110kV过程层网络采用单星网络结构，35kV侧不配置独立的过程层网络。110kV过程层测保一体化装置集中组屏布置于二次设备室。
3、网络设备配置
（1）站控层设备配置
站控层负责变电站的数据处理，主要是完成集中监控和数据通信等功能的实现，此智能变电站的站控层设备有监控主机兼操作员及工程师站、多功能打印机、综合应用服务器、数据服务器、数据通信网关机等设备。
（2）间隔层设备配置
按照功能分散配置，此智能变电站的间隔层设置了测量控制装置、安全自动装置、继电保护装置、故障录波器、电能计量等设备。
（3）过程层设备配置
此智能变电站的过程层采用电流互感器和电压互感器+合并单元，一次设备+智能终端的方式实现信息采集的数字化。35kV部分采用开关柜方式，除主变间隔外其它各间隔不配置独立的合并单元及智能终端。
（4）网络通信设备
此智能变电站安装了工业级交换机、硬件防火墙等相应的网络通信设备。
4、高级应用
此智能变电站二次系统除了配置以上常规应用功能外，还配置了一系列智能变电站高级应用功能，高级应用功能是智能变电站区别于传统变电站的一个重要特征，大大提升了变电站的自动化水平。
（1）智能告警及故障信息综合分析决策
建立一套完善的智能告警系统，就是对设备和全站的运行状态进行在线监视，通过监测数据完成复杂逻辑分析和推演，将变电站异常信息自动报送到主站端并提出处理意见，同时还要实现对告警信息的自动分类和无效信号清除，工作都要通过一套完善的变电站故障信息推理模型来完成。变电站站端可根据主站的具体要求，为主站提供相应的故障告警信息，通常都是将告警信息在厂站端进行处理，再将处理后的信息传送至主站端，减少通信设备的压力和主站端工作负荷。智能告警系统可在事故情况下完成顺序时间记录及保护装置数据判断、对故障录波数据进行挖掘分析，并将分析后的结果以简洁明了的图形界面进行展示。
（2）顺序控制
本站设置顺序控制功能，在预先给定的控制顺序或预先给定的操作票框架下，按照既定顺序，依次执行多个步骤的控制操作，在执行过程中，随时进行控制条件和"五防"闭锁逻辑的判断，从而决定下面的步骤是否适合继续执行，极大的缩短了变电站倒闸操作的时间，提高了供电的安全可靠性。
（3）故障信息综合分析判断
通过分析开关变位、保护动作、故障录波、事件顺序记录等相关信息综合判断分析，自动给出分析报告和处理意见。
（4）设备状态可视化
对智能变电站内的主要一次设备和二次设备进行在线监测，采集一次设备各状态信息和二次设备告警及诊断信息，对实时数据完成可视化处理后上送到远方调控中心完成展示，为重要设备的全寿命周期管理提供基于状态检测的基础数据支撑。
（5）远动功能
调控中心实时获取电网运行状况的重要途径就是确保远动信息的直采直送顺利执行。通过站控层网络作为传输通道，将间隔层的保护、测控、故障录波器等设备采集到的数据直接传输到远方调控中心，供运行分析人员使用。
（6）设备状态在线监测平台
根据采集到的设备状态信息，结合设备运行特性、历史信息、天气因素等，通过基于多信息融合技术的综合故障诊断模型，得出所监视设备工作状态和服役年限的评估报告。对现存或潜在的故障进行自动分析，评估故障演化趋势和最终后果，供运维部门进行状态检修。在线监测系统平台集成了设备状态信息发布功能、故障诊断运行维护咨询功能、承担全局状态信息数据中心等相关功能。在线监测系统平台已经从传统孤立的、静止的平台向全局的、职能化的网络平台转变。
（7）全站同步时钟系统
此220kV智能变电站配置支持GPS系统和北斗系统单向授时的全站公用时间同步系统，主时钟应采用双重化配置，主时钟的授时精度和同步精度应满足站内设备的要求。全站时间同步系统具备多种类型的设备接口，满足设备扩展要求。工程中输出接口类型、数量按需求配置。
（8）其他辅助系统
本站配置一套智能辅助控制系统，可完成各终端装置上传数据的接收，包括各种模拟量、开关量、信号量等，辅助系统包括环境监测子系统、火灾报警子系统、安全警卫及监控子系统等，这些系统可完成各自相应的功能。
对某220kV智能变电站二次系统进行了阐述，并在此基础上概述了部分髙级应用的配置和其他辅助系统的设置。
三、结语
近年来，智能电网等电网技术发展日新月异，智能变电站技术的进步是智能电网发展的关键。在电网拓扑结构中，智能变电站是整个电力系统中的重要支撑节点，是衔接智能电网中发、输、变、配、用和调度六大环节中的关键环节。智能变电站较常规变电站具有许多明显的优势，随着技术的进步，必将在未来实现大规模发展。
参考文献：
[1]郑玉平.智能变电站二次设备与技术.中国电力出版社.2014
[2]陈安伟.智能变电站继电保护技术问答.国家电力调度控制中心.2014.05
论文作者:景炎,郭玉龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/20
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