摘要：智能变电站是智能电网的重要组成部分。通过分析智能变电站的二次系统设计及优化创新内容，为后续智能变电站建设提供成功范例。
关键词：智能变电站；设计；优化
智能变电站二次设备遵循智能、高效、可靠的原则，根据变电站技术领域的新技术、新设备发展情况，采用成熟先进的计算机技术、通信技术、控制技术和智能化的一、二次设备，实现一体化电网运行智能系统对功能整合、资源和信息共享的要求，支持电网完成实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能。下面结合已投入运行的广州某智能变电站谈谈智能变电站的特点及设计优化。
1 信息共享，互联互通，具有高级应用功能
智能自动化系统采用数字化二次设备，具有站控层和过程层两层网络，以网络通信平台为基础，实现变电站监测信号、控制命令等的数字化采集、传输、处理和数据共享，采用分层、分布、开放式网络结构，由站控层、间隔层、过程层三部分组成，以间隔为单位，按对象进行设计，按DL/T860标准统一组网，信息共享，互联互通。站控层网络采用冗余双星形以太网构架，双网双工方式运行，主要传输MMS信号；过程层网络根据不同电压等级构建SV和GOOSE网络。
变电站自动化系统除具备运行监视、运行管理、无功/电压控制、主变联调、远动等基本的功能外，还具有下列高级应用功能。
1.1 顺序控制
通过变电站自动化系统监控后台按预先设定的程序对设备进行一系列操作，由自动化系统根据设备的遥测、遥信量相应变化判断每步操作是否到位，确认到位后进行下一步操作。实施顺序化操作后，监控人员根据操作要求选择顺控操作票，操作票的执行和操作过程的校验由自动化系统自动完成，中间过程无需人工参与。
顺控操作与站内视频监控系统联动，进行到每一步操作时，视频监控系统自动将相关设备的视频图像推出显示，供运行人员观察是否操作到位。支持调度端远方顺控方式，当调度端远方进行操作时，站内视频系统具备联动功能，将视频信息自动传输到远方调度端。
1.2 智能开票
智能开票系统根据变电站运行操作规则、当前变电站的运行方式，在对变电站进行整体防误的基础上，自动生成符合操作规范的票，可大大减轻运行、检修人员的劳动，排除人为因素造成的工作差错，提高工作效率与安全性。
1.3 智能告警与分析决策
根据故障报警信息，经专家系统分析推理，提供故障辅助判断及处理分析报告供运行检修人员参考。
单条告警信息推理分析：对单条告警信息，经过专家系统推理分析，提供出现该条告警信息的可能原因，给出建议处理方案。
多条告警信息综合推理分析：对在一定的时间范围内，综合考虑多个告警信息的相关性，进行推理分析，提供出现告警信息的可能原因，给出建议处理方案。
智能告警系统可通过调度数据网络，将告警信息结果上传至集控站/中调主站系统。
1.4 状态检修
在辅助设施后台主机上，建立状态监测软件系统，获取GIS、主变、避雷器、蓄电池等设备状态检测IED的数据信息，进行集中处理，并通过状态监测专家系统，对一次设备的状态进行评估，实现一次设备与蓄电池等二次设备的状态检修。自动生成状态检修分析报告，发送至一体化电网运行智能系统平台或调度部门，供运行维护人员参考。
1.5 支撑电网经济运行与优化控制
通过电压无功综合控制和优化运行方式，降低网损。通过智能调节变电站的变压器有载分接头和投切无功设备（电容器、电抗器）保证用户端电压质量。支持区域电压无功综合控制，降低区域网损。
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1.6 源端维护
实现站端配置模型信息与图形信息自描述，生成标准配置文件，具备基于DL/T 860（IEC 61850）配置文件自动生成图模库的功能，在站端实现自动转换导出符合IEC61970标准的CIM模型文件功能，远端主站通过导入转换后的模型文件，实现主站端侧本站配置文件的自动更新。
2 二次设备集成系统功能，实现功能整合、资源和信息共享
2.1 远动装置与保信子站一体化配置
建立站内统一的“数据中心、监视中心、控制中心以及管理中心”，集成站内全部信息，实现全站信息的集中分析和处理，并通过智能远动机实现站内所有运行信息与相关业务主站之间的统一传输。建立智能告警与故障信息综合分析专家系统，具备故障分析和推理功能，根据故障告警情况提出故障处理指导意见。
2.2 网络记录分析仪、故障录波一体化配置
按照电压等级配置智能录波器，集成了网络记录分析与故障录波功能，可实时记录MMS、SV、GOOSE网络的报文信息，根据保护动作事件、故障录波信息、GOOSE动作时间的时标信息等，完成故障事件回放模拟功能。
2.3 交直流电源系统一体化配置
将站用交流电源系统、直流电源系统、UPS电源系统全面整合，通过一体化监控模块将站用电源各子系统通信网络化，实现站用电源信息共享，通过开关智能模块化，集中功能分散化，实现站用电源整体模块外无二次接线，上行下达信息数字化传输，站用电源信息共享平台能通过光纤媒介、IEC61850规约与外界进行信息互换。
2.4 稳控与220kV备自投一体化配置
配置双套综合安自装置，集成了稳控、220kV备自投功能。
2.5 10kV侧备自投装置一体化配置
配置1套10kV备自投装置实现本侧所有备自投功能。
2.6 建立一次设备在线监测及评估系统，实现多状态量的综合在线监测、诊断、分析和评估功能
监测主变压器油中溶解气体、铁芯接地状态、绝缘油温度、绝缘油高度、绕组温度，监测 GIS组合电器SF6气体密度、微水、温度等。在线监测及评估系统具有状态检修功能，信息可上送一次设备在线监测主站。
3 优化设备配置及布置
过程层网络配置中心交换机，优化配置中心交换机端口数量，将智能录波器、母线保护、综合安自装置等跨间隔设备接入中心交换机，使得两台设备之间的数据传输路由不超过2个交换机。
同一个间隔内的二次设备接入同一台交换机，每台交换机预留交换机接口和级联接口，便于运行维护。
不同电压等级的过程层交换机按网络分别组屏，全站铠装光缆的芯数统一采用8芯或4芯，并留足够备用芯，备用芯熔接至ODF架，便于后期的运行维护。
过程层设备按间隔分别组一面智能柜，下放至各电压等级配电装置处与各间隔的GIS汇控柜就近布置，节省了控制电缆长度。
10kV电压等级的二次设备均下放在至高压室布置，10kV部分采用保护、测控、智能终端、合并单元合一装置，布置在高压开关柜上，同时在10kV高压室布置10kV母线保护柜，站控层网络柜、过程层网络柜，10kV备自投柜、高压室时间同步扩展柜等。
时间同步主时钟柜布置在主控室，时间同步扩展柜下放至220kV GIS室、110kV GIS室、高压室布置，用于GIS室和高压室二次设备的对时，节省了光缆。
主控室二次屏柜布置按功能分区、并综合考虑电缆和光缆的敷设路径等，便于运维的同时减少了控制电缆和光缆长度。
4 结语
随着智能电网的推进，智能变电站的应用也越开越广泛，笔者详细分析了智能变电站的二次系统设计及其优化措施，实践证明，通过优化设计，智能变电站实现了信息共享、互联互通、系统集成等功能，减少了主控室面积，节省了光缆和控制电缆，有利于变电站的安全稳定运行，方便维护运行。
参考文献：
[1]贺中桥，权继红.浅谈智能变电站设计与建设[J].电子世界，2012（24）：60-62.
论文作者:周敏慧
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/6
标签：变电站论文; 智能论文; 信息论文; 设备论文; 功能论文; 系统论文; 操作论文; 《电力设备》2019年第16期论文;