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摘要：相比于普通的变电站而言，智能变电站具有其自身多个方面的优越性，同时，在当前科学技术快速发展，社会经济迅猛提升的社会中，智能变电站势必会成为未来电能领域中重要发展方向。因此，对于过程层应用技术的研究对于促进智能变电站的发展有着十分重要的意义。
关键词：智能变电站；过程层；应用技术
一、变电站过程层概述
智能变电站是科技不断发展的产物，其也是电力行业未来发展的必然趋势，其必将取代常规变电站，结合的多项先进的技术，应用了较多的自动化设备，可以有效的提高系统运行效率，也可以实现信息的及时处理。在应用数字化技术后，可以实现实时监测，还可以提高信息采集的能力，对多项信息与数据进行共享。只能变电站有三层结构，分别是站控层、间隔层以及过程层，其中过程层位于智能变电站的最底层，其包含变压器、断路器以及隔离开关等多项电子装置，是智能变电站发挥出多项功能的前提。智能变电站可以对设备运行的状况进行监测，还能快速做出反应，执行系统的命令，过程层与一次设备有着紧密的联系，如果三层结构中的设备出现故障，则整个变电站的运行都会受到影响，不利于实现变电站的稳定运行。
二、过程层的基本应用要求
2.1GOOSE实时性要求
GOOSE是一种主要面向通用对象的智能变电站事件，以发布/订阅机制作为基础，可以实现对通用变电站中的数值的相关模型对象和服务等集中数据的快速和可靠交换，以及这些模型对象和服务等的科学映射。在智能变电站的运行过程中，GOOSE服务主要是应用于智能单元、智能一次设备和间隔层保护测控装置之间的信息传输，包括对跳合闸命令、信号的传输。虽然GOOSE报文的数据量比较小，但是具有突发性。在智能变电站过程层中应用GOOSE，主要是为了“保护跳闸”等重要报文，必须在规定的时间内及时传输到目的地。所以，对GOOSE的实时性要求相对于一般的面向非嵌入式系统比较高，规定报文传输的延误时间必须控制在4ms以内。
2.2合并单元与智能终端的基本要求
合并单元主要来源是物理单元，是二次转换器的电流/电压数据进行时间相关组合和处理之后形成的，主要是针对电子式互感器，为了向保护/测控等二次设备提供一组时间同步的电流和电压采样值，主要功能是可以实现对多个电子式互感器数据的汇集或者合并，以获取电压瞬时值和电力系统电流，并且保证数据的质量实现向继电保护设备的传输。其中，每一个通道数据可以实现对一台或者多台电子式互感器采样值数据的承载。合并单元是过程层采样值传输技术的主要实现者，从物理形式上可以看作是互感器的一个组成件，是一个分立的单元。在智能变电站中，合并单元的重要性类与继电保护装置相当。所以，要求在合并单元地点不应该存在爆炸危险，没有严重的霉菌、剧烈的振动源、无腐蚀性气体和导电尘埃，同时还应该具备对雨雪、风沙和尘埃的防御措施。
2.3SMV的基本应用要求
采样值传输作为过程层和间隔层信息传递的重要内容，在过程层上出现最大采样值传输数据流时，对于采样值报文以及跳闸报文在实时性上有着较高的要求，即使是在极端情况的出现时，需要做到报告文献的响应时间具有确切的确定性能。在采用采样值进行传输的过程中，需要具备较高的技术要求。当采样值传输过程中出现较大数据流时，且对于实时性有较高要求时，可以实施发布者/订阅者结构的应用。在按照相应的标准定义中为了实现资源信息的共享，在SMV数据传输过程中，应使用交换机来实现对保护装置、监控装置、合并单元以及智能装置等设备之间的连接工作，并以光纤的方式来完成智能变电站中的过程层网络的安装工作。
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三、过程层方案设计
过程层组网的建设和设计是非常重要的，直接影响到了整个的工作情况，而且还有很多的方式方法，主要分为几种。过程层的组网是连接间隔层设备以及过程层设备的中间网络，过程层上传输的数据有传输采样值、GOOSE、IEEE1588精密时钟协议同步报文。线路连接方式有总线型、环形以及星形，但是总线型网络传输速度太慢，容易延时出现故障；环形则是投资成比较高昂而且有较高的概率出现网络风暴的问题困扰；所以说星形连接基本上已经是完美的解决方案，它解决了其他网络在别的问题上的问题，也就等于加速了网络速度的，让安全性更加的具有保障性。
过程层的组网设计有常规互感器方案，它是以220kV线路保护为例进行设计的。有电子式互感器直采直跳方案，是以220kV线路保护以及变压器为例进行设计的。还有一种是过程层的三网合一技术，它主要是以变压器保护为例进行设计的，本文主要论述这一种方案的设计，三网合一技术主要是将传输采样值、GOOSE、IEEE1588精密时钟协议同步报文三种技术合一，极大程度的实现信息共享，节省电缆线路的使用，但是这种方案基于网络技术的要求性极高，技术难度比较大，所以一定程度上存在着质疑。不过在此基础上基于IEC62439标准的PRP冗余技术得到广泛的关注，该方案的可操作性极高，并且网络的冗余切换是无缝的，可以极大的提高网络通信系统的可用度，应用前景十分的广泛。三网合一技术也得到过相应的技术测试，可行性也是非常的高，备受关注。智能变电站即一次设备的智能化、数字化，二次设备的集成网络化，将数据和信息集中化采集，使得整个线路的数据采集与配送实现智能化的统一采集与配送，实现信息的快速共享与交流。
四、智能化变电站过程层应用技术
4.1常规互感器技术
在该设计方案中，以220kV线路保护为例，通过常规互感器从而加装、采集单元以实现采样值的数字化。配置好现场采集单元，处理好互感器输出的模拟量最终按FT3格式输出，然后在采用光纤的方式接入合并单元。整个方案系统是基于IEC61850标准，从而以达到不经过交换机而直接采样的效果，该种设计方案可以直接经过GOOSE跳断路器，断路器的失灵、重合闸也可以通过GOOSE玩了过方式直接启动。
4.2电子式互感器直采直跳技术
该种方案也是以220kV线路保护为例，但是与常规互感器方案不同，该方案采用的是电子式互感器，因此不需要采集单元，可以实现直采直跳的状态。即过程层采样值与GOOSE信息采用实现点对点传输。在整个方案中，继电保护的采样值是基于IEC61850-9标准GOOSE协议下进行的。
结语
智能变电站即一次设备的智能化、数字化，二次设备的集成网络化，将数据和信息集中化采集，使得整个线路的数据采集与配送实现智能化的统一采集与配送，实现信息的快速共享与交流。智能变电站的建立与使用大大的改变了以往常规变电站中不能做到的部分，并且随着信息技术的快速发展，电力企业也应该紧紧跟随时代发展的步伐，积极改善电力设备不足的方面。
参考文献：
[1]易永辉，王雷涛，陶永健.智能变电站过程层应用技术研究[J].电力系统保护与控制，2010.
[2]杨贵，王兆强，王文龙，刘明慧，周旭峰.智能变电站过程层交换机关键技术探讨[J].电气技术，2012.
作者简介：
孙天伟（1987.10-），男，辽宁省大连市人，辽宁省工程学院，单位：国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，研究方向：变电站设备检修与维护。
论文作者:孙天伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/15
标签：变电站论文; 过程论文; 智能论文; 互感器论文; 单元论文; 报文论文; 设备论文; 《电力设备》2017年第4期论文;