摘要：本专题介绍了智能升压站的特点和网络架构体系，讨论了现阶段实施智能升压站的可行性以及具体技术方案，论述了智能升压站可以实现的丰富内容及高级应用功能，提出了升压站智能化设备及网络配置的实施方案，对智能升压站方案和传统方案进行了技术经济比较。
1.概述
火力发电厂的升压站不仅是连接发电厂和电网的纽带，更是电网中的重要节点，升压站内电气系统的自动化水平应与电网协调一致，满足智能电网对厂、站端自动化系统信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的要求。智能升压站是指采用智能电网技术，以数字化升压站为依托，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。
2.智能升压站系统特点介绍
2.1通信网络和系统
2.1.1智能化的一次设备
智能化的一次设备主要包括两大方面：采样值的数字化、一次开关的数字化，前者以电子式互感器为载体，后者通过智能单元实现。
2.1.2.电子式互感器
电子式互感器能有效克服传统电磁式互感器的电气绝缘薄弱、体积笨重、动态范围小、存在铁芯饱和、铁磁谐振过电压等固有缺陷，电子式互感器一般不存在回路电阻、饱和等问题，避免了传统二次回路的压降以及测量在传输过程中由于负荷造成的系统误差；同时数据传输采用光纤，大大提高互感器的整体抗电磁干扰能力，也避免了二次短路、断路、接地、断线等问题。
2.1.3合并单元及输出接口
合并单元（MU）是连接电子式互感器与智能二次设备之间的设备。MU 采用不同的方式采集、合并来自电子式互感器传感模块的信息；同步、合并后以标准的物理接口及数据格式向二次设备发送数据。另一方面也为电子式互感器的远端模块提供供能激光。
2.1.4智能化开关
智能化开关利用现有的成熟的二次技术，结合传统开关设备，提升了智能化水平智能化，适应了智能升压站的发展。
目前智能化开关有两种实现方式：
1）智能终端+GOOSE 网络（敞开站）
智能终端是基于传统操作箱的原理，它由主CPU、通信、输入、输出和人机交互等模块组成，不仅能够完成传统操作箱所具有的断路器操作功能，而且能够完成隔离刀闸、接地刀闸的分合及闭锁操作，还能够就地采集包括断路器和刀闸在内的一次设备的状态量，通过GOOSE 网络传输至保护和测控装置，同时通过GOOSE 网络接收保护和测控装置的命令对一次开关设备进行操作。
2）GIS 智能汇控柜+GOOSE 网络（室内GIS 站）
智能汇控柜是针对室内GIS 开关，将保护和测控装置的就地安装，并对一次设备的控制回路进行优化，取消原有的 GIS 开关的就地控制柜。智能汇控柜中放置的智能控制装置综合考虑智能升压站对高压开关设备智能控制的要求，以计算机技术实现数据采集与分析、远方与就地控制、事件记录、在线检测、电机控制、联锁等功能。
2.2网络化的二次设备
2.2.1保护、测控装置
在智能升压站中，对于每一个间隔，配置了过程层设备合并单元、智能终端，将常规一次设备的模拟量信息和开关量信息及操作指令数字化，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、智终端相连接。
2.2.2 故障录波器
故障录波器具有采样电流电压数据的数字式接口，从合并单元接收数字化的交流采样信号，进行交流量录波。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2.3 时间同步设备
传统升压站一般只需要时间的同步，且其同步精度一般要求在毫秒～数十毫秒。数字化升压站既要时间同步，又要过程层的采样同步，且其采样同步精度一般要求在1～5 微秒内。数字式互感器、合并单元、保护测控装置等的应用均依赖于高精度的采样时标。
3.智能升压站网络配置及设备功能配置方案研究
由于基于传统互感器及过程层信息交换的应用方案和基于站控层及过程层全信息交换的的应用方案在智能变电站中已得到广泛应用，相关的设计、施工、调试、运行方案已基本成熟，可作为相关方案在火力发电厂中应用的参考。
3.1 站控层组网方案
全站统一设置站控层MMS网，推荐站控层网采用双星形网络结构，双网双工、热备用方式运行。间隔层的各保护装置、测控装置，以及站控层设备的详细信息均通过MMS网传输。
3.2 过程层组网方案
过程层网络同样推荐采用双星形结构双网独立运行方式。过程层网络中主要传输GOOSE报文和SV报文，即开关量与采样值信息，此两类报文是十分重要的报文，对于间隔层设备，尤其保护装置而言，网络结构及网络设备必须从最大程度上保证GOOSE报文与SV报文传输的实时性与可靠性，为实现开关量与采样值的实时、可靠传输。
3.3 站控层设备配置方案
站控层实现全站的监控、管理中心，具有监视与报警、控制与操作、防误操作闭锁、事件顺序记录及事故追忆、在线计算及制表、自诊断和自恢复、远动、保护及故障信息管理、与站内智能设备的通信、运行管理、网络通信记录分析等基本功能，还具有顺序控制、经济运行优化控制、保护状态控制和管理、智能告警及事故信息综合分析决策、信息分层分类优化处理等高级应用功能。
3.4 间隔层设备配置方案
间隔层设备包括测控装置、保护装置、故障录波装置、电能计量装置等，通过过程层网络与智能终端、合并单元等过程层设备通信，获得采样值和开关量等信息，并通过站控层网络与监控主机通信。
3.5 过程层设备配置方案
过程层设备主要包括常规电磁式互感器、合并单元、智能终端等。完成实时运行电气量采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等功能。过程层设备与间隔层设备相连应采用点对点或网络式总线通信方式，过程层设备具有自我检测、自我描述功能，支持IEC 61850过程层协议。传输介质应采用光纤传输。
3.6 同步对时系统的配置方案
全厂设置一套公用时钟同步对时系统，该系统采用北斗星和GPS双主时钟源对时装置，输出对时信息以满足全厂电气监控、保护、录波、间隔层设备、DCS系统等智能设备需要的各种时间同步信号。
4 智能升压站系统与常规NCS的比较
智能升压站系统与常规NCS站控层功能一致，但是实现的方式有很大区别。常规方式下，防误闭锁系统、保护信息管理系统、电量远传系统均有单独的硬件构成。智能电网技术实现了各系统的集成，强化主服务器的功能，除了远动功能保持直采直送外，其他各系统功能均由主服务器来完成信息的收集、计算、存储，不再单独配置硬件设备。这样既可以充分利用主服务器的计算能力，又可以减少各系统间的接口配合，提高系统可靠性。操作员站只调用主服务器处理后的数据。充分考虑信息安全问题，设置网络物理隔离装置及网络防火墙，经专用网络向相关部门传送保护及电量数据。
智能升压站系统的间隔层基本功能与常规NCS间隔层功能也一致，区别在于计量、录波等不再是独立的装置，而是作为NCS的一部分功能与NCS实现数据共享。
智能升压站系统的过程层设备包括电子式互感器和其他智能一次设备。智能设备通过智能单元对上采用光纤通信接入过程层网络，与间隔级设备间按照GOOSE报文实现开关/刀闸控制和状态上送、按照SV报文实现电流电压信号上传等功能，对下以硬接线连接开关和刀闸。
5 结论
通过以上的分析我们可以看出，随着近年来网络技术、电力设备数字化技术的发展和设备的研发运用，数字化电厂和智能变电站的设计方案已经一些工程中得到了实际的应用和检验，智能变电站的功能正在不断拓展和完善。智能升压站系统的建设对充分合理利用资源、提高系统自动化程度、降低运行管理成本、节约土地使用面积和简化升压站设备，综合发挥设备功能，最终对提高厂站运行效率厂站运行效率等诸多方面有重要的现实意义。
论文作者:孙巡
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/21
标签：智能论文; 设备论文; 互感器论文; 过程论文; 间隔论文; 报文论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第14期论文;