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摘要：在高科技的推动下，电力系统朝着智能化的方向发展，智能变电站主要是一种先进、低碳和环保，同时还具有集成性的智能设备，其具有信息共享的标准化以及通信平台化、数字化等要求，可以弥补在以往传统变电站的一些缺陷。一次系统是组成电力系统的主体装置，包括发电机、变压器、输配电线路等，二次系统是由对一次设备进行控制保护的智能设备组成的，如自动化装置、继电保护、系统通讯等。本文对智能变电站的二次系统优化进行分析研究。
关键词：系统优化；组成特点；智能变电站
一、智能变电站二次系统的组成和特点
随着新型光电互感器技术的成熟、光通信技术和以太网智能交换技术的发展，以及IEC61850系列国际标准的颁布实施，为解决以上问题提供了技术支撑，主要体现在建模的标准化，支持网络通信方式实现智能电子设备之间的信息交互，实现不同设备之间的互操作等。需求的推动和技术的发展使变电站向着全数字化的方向发展，符合IEC61850的全数字化变电站的发展潮流。智能变电站二次系统突出的特点如下:(1)完全遵循IEC61850的规范，支持互操作；(2)数据采集数字化，采用非常规互感器提高了动态量测水平和测量精度，降低了绝缘要求，在高压系统采用节约成本效用明显；(3)二次设备网络化，大量的控制电缆被数字通信网络取代，装置冗余被信息冗余取代，降低了工程造价，提高了可靠性；(4)系统建模标准化，统一的信息模型和信息交换模型解决了互操作问题，实现了信息共享，简化了系统维护、工程配置和工程实施。
二、智能变电站二次系统的优化
智能变电站建设是自动化系统及电力技术的综合运用过程，随着电力电子器件开发遭遇技术瓶颈，我们亟需从系统运行方面找到出路，实现对二次系统的全面优化，更好地保障变电站运行的经济性、可靠性和安全性。从图1不难分析，智能变电站二次系统优化涉及诸多方面内容，因此测控与调节工作的展开也应当与对应的系统功能相吻合。
1）测控保护优化。基于IEC61850体系构成的智能变电站综合了网络化运输及信息资源共享的优势，无论是保护装置还是测控装置均能够做到信息资源的实时共享，这对于系统一体化建设而言是必要的基础，而在传统变电站当中保护装置和测控装置是相互独立的，这显然提高了测控保护的有效性。智能变电站测控保护一体化装置中使得二次系统网络结构的智能化特征更加显著，出于测控保护的目的，测控单元在双重化配置过程中利用测控保护装置完成了系统链路信息的收集工作，与此同时，自动化系统也可借助多重化信号来实施必要的筛选与合并操作。
2）智能终端优化。合并单元和智能终端是智能变电站的主要设备。二者是一次设备和二次系统互连接的枢纽，对于来自于二次转换器的电压和电流数据，合并单元行了时间上的有关组合，并将收到的数据传输到测控与保护装置中，智能终端收隔离开关、断路器等发出的设备状态信号、断路器具体位置信号等。只需在合并单元装置中适当增加开入量插件，合并单元便可实现信息量的采集，便可实现合并单元和智能终端的整合。
3）一体化信息平台的构建。传统变电数据采集通常借助单一的设备来完成，需要通过必要的逻辑判断来实施系统数据采集操作，正因为如此，针对不同的系统功能需要配之以相对应的设备配置，以便达到同步测量、测控保护和行波测距的目的。智能变电站中的信息共享从控制、调度以及交换等环节完成了信息一体化平台的构建，这对于系统功能的综合应用大有裨益。一体化信息平台实现了变电站数据源的简化与统一，突出了基础数据的唯一性特征，在统一化实施过程中完成站内外信息的交互共享。在TMR信息子站、PMU信息子站、保护信息子站及一次设备状态监测系统的相互整合中完成了全景数据的监测和传送。
4）网络优化与配置。IEC61850通信技术规范了智能变电站的网络技术，很大程度上，智能变电站的网络设计是否合理决定了变电站网络运行是否可靠。因此，智能变电站网络配置设计应将实用性、运行可靠性、经济性结合综合考虑，合理配置网络，做到网络运行合理可靠，尽量减少网络交换。如点对点方式传输，采用直接方式保护及安全自动装置间的信息交换，具有避开交换机，缩短传输延时的缺点，有报道称个别智能变电站采取SV\GOOSE\MMS三网合一组合网、能有效减少网络交换机配置，但对交换机处理能力、网络的宽带、通信的安全可靠需求更高。
5）二次组屏优化。在对磁场环境进行综合分析之后，智能变电站的二次设备安装位于有着较高性能的智能控制柜之内，这对于减少电磁感染以及缆材屏位节省方面都极为有利，经济效益较为可观。比如在220kV变电站中，若是将二次设备中的间隔保护测控、合并单元以及在线监控IED均置于智能控制柜内，则大约会节省二次设备室内40%左右的屏位和30%左右的缆材，经济效益优势极其显著。
三、智能变电站二次系统的应用趋势
现阶段智能变电站二次系统是二次供电系统、自动化系统以及工作保护系统的综合应用，二次系统应用过程与保护系统、测控系统共同构成了较为复杂的系统网络。这一系统工作装置主要是以电压或是电流互感器为核心，这对于促进信息共享与交流极为重要。相较于传统变电站而言，智能变电站的优势除了表现在统一化和系统化的管理流程之外，其安全性和可靠性也得到了充分保证。随着智能电网应用范围的不断扩大，对于智能变电站系统建设势必将提出更高的要求。作为智能电网的核心组成部分，智能变电站是实现智能电网有序运行的关键所在，其基本工作模式突出了自动化与信息化的特征，通过引进高端智能设备来更好地实现对电力系统的控制和管理，建立在系统化、规范化电网运作基础之上的智能变电站系统在自我操作及管理方面显然表现出更大的优越性。
IEC61850体系中将变电站划分为间隔层、过程层与站控层三个方面，在当前智能变电站设备集成化水平不断提高的背景下，变电站中的间隔层日趋与站控层和过程层实现融合，两极化发展趋势成为必然，这主要表现为两大方面：①间隔层与过程层的功能趋于同化，变电站系统中的二次设备遵照间隔分布的原则来进行布置，兼具测量、保护、检测及控制功能；②间隔层和站控层的功能逐渐同化，其中过程层仅仅完成必要的数据采集和测量工作，而站控层则对全站设备起到整体保护作用，突出集中控制与保护的重要性，从而使智能变电站的经济性与先进性特征得到充分体现。
小结
总之，电力系统结构庞大，在运行中很容易出现故障，影响其稳定性，实现智能化后，通过自动监控、分析和决策，能够减少故障的发生次数，提高运行效率。作为智能电网的重要部分，智能变电站二次系统对变电站的主体设备装置进行保护，从而保证变电站快速、安全、稳定的运行。
参考文献
[1]陈亦平.基于IEC61850-9-2数字化变电站的二次检修[J].电力系统保护与控制,2011.
[2]娄悦，秦华.220kV西泾智能变电站二次系统检修技术研究[J].电力勘测设计，2011（02）.
论文作者:杨先辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/15
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