摘要：随着智能变电站的快速发展，目前新建变电站多以智能变电站为主，而智能变电站二次系统与传统变电站二次系统在信息采集方式、数据传输方式与设备集成度上有很大不同。本文首先对智能变电站系统结构进行了介绍，接着从智能变电站对二次系统产生的影响进行了深入探讨。
关键字：智能变电站；二次系统
智能变电站是将变电站二次设备高度集成，从而实现全站信息数字化、信息共享和高级应用功能。从某种角度来看，智能变电站目前已实现了继电保护装置、测控装置、表计等二次系统的智能化。
1智能变电站系统结构
智能变电站兴起于IEC 61850规约提出之后，比数字化变电站概念更全面、更高级。根据IEC 61850规约，智能变电站采用分布式分层布置形式，具体由三层两网架构实现，三层两网即站控层、间隔层、过程层和站控层网络、过程层网络。相比于传统常规变电站，智能变电站实现了全站通信规约的统一，实现了三层设备间数据信息的共享和设备互操作性，这也是智能变电站称得上“智能”的最根本因素。
1.1 三层结构
站控层设备包括监控主机、远动工作站、操作员工作站、对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理、顺序控制等相关功能。站控层功能宜高度集成。
间隔层设备一般指保护装置、测控装置等二次设备。间隔层设备的功能是采集本间隔一次设备的信号并对一次设备产生保护、控制和监视作用，并将相关信息上送给站控层设备和接收站控层设备的命令。
过程层设备包括变压器、断路器、隔离开关、电流电压互感器等一次设备及其所属的智能终端和合并单元。智能终端和合并单元将交流采样信号和直流开入开出信号（状态信号）就地转化为数字信号，是一次设备数字化和智能化的接口。
1.2两网结构
三层设备之间通过网络通信实现数据交换和信息共享。间隔层设备与站控层设备之间的网络称之为站控层网络，过程层设备与间隔层设备之间的网络称为过程层网络。
站控层网络实现站控层内部以及站控层与间隔层之间的数据传输；过程层网络实现过程层内部以及间隔层与过程层之间的数据传输。间隔层设备之间的通信，物理上可以映射到站控层网络，也可以映射到过程层网络。全站的通信网络应采用高速工业以太网组成。
（1）站控层网络
站控层和间隔层之间的网络通信协议采用MMS网，网络可通过划分VLAN分隔成不同的逻辑子网以减轻数据压力。
（2）过程层网络
过程层网络包括用于间隔层和过程层设备之间的状态与控制数据交换的GOOSE网和用于间隔层与过程层设备之间采样值传输的SV网。
2智能变电站对二次系统的影响
智能变电站的二次系统由综合自动化系统的继电保护、测控、计量、录波、合并单元以及智能终端等装置组成，智能变电站的二次系统的设备通过电压互感器或电流互感器实现与一次设备的连接，同时对一次设备进行控制、保护、监视和调节等功能。
2.1智能变电站的二次系统变化
相比常规变电站，智能变电站最大的变化在于二次系统，其体系结构、数据采集方式、数据传输方式、电流电压回路、对时同步系统、通讯规约等方面发生了根本的变化。
首先，数字量信息共享方便，电流电压转换为数字量后也就改变了电流电压回路串并联的观念，同时也就不存在电流回路不能开路，电压回路不能短路的问题；其次数据共享可以使用网络保护，即可以使用网采网跳或者直采直跳不同模式；再次，使得一次设备和二次设备联系更加紧密可靠，使用几根光纤出现故障的概率明显减少；最后，使用最优的IEC61850规约统一用一根光纤传输大量信息给保护装置。
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2.2二次系统调试工作的变化
2.2.1调试内容的变化
（1）一致性测试
智能变电站采用统一的IEC61850标准，装置之间的通信、互操作的规范性需要通过IEC61850标准的一致性测试来验证。因此，无论新建变电站还是后期增加、更改装置都需要进行一致性测试。
（2）智能组件的调试
智能变电站实现一次设备智能化，保护交流量和开关量输入以数字化方式提供，其控制命令、告警信号也采用数字化的方式输出。因此二次系统调试的对象扩大到合并单元、智能终端等智能组件，内容侧重于对合并单元、智能终端等装置的精度、动作时间及同步性能的测试。
（3）网络设备的调试
智能变电站实现了二次设备及回路网络化，网络通信设备（主要是交换机）具有非常重要的地位，对其功能和性能要求均非常高。检验内容不仅包括延时、吞吐量、丢帧率等基本性能测试，还包括多层级联后性能及VLAN划分、优先级处理、端口镜像、广播风暴抑制、自检告警等功能要求。
由于统一的通信规约、一次设备智能化，二次设备及回路网络化带来的变化，使得智能变电站的调试内容和要求由传统的硬结点检修转为软报文检修。
2.2.2调试工具的变化
对应于调试内容的变化，智能变电站中出现了继电保护测试、手持式调试终端（手持式光数字测试仪/光万用表）、合并单元测试仪、网络性能测试仪器、网络报文分析仪器、光功率计等新型调试设备及工具，大大丰富了变电站的调试手段。
2.2.3调试机制的变化
常规变电站保护装置和测控装置的置检修压板是保护装置进行检修试验时屏蔽软报文和闭锁遥控的，不影响保护动作、就地显示和打印等功能，达到方便检修人员调试维护的目的。智能变电站保护装置的置检修压板是检修时闭锁相关保护动作的。保护、测控、合并单元和智能终端都有检修压板，不同的智能设备之间检修压板的组合会有不用的动作行为。
2.2.4压板的变化
智能变电站取消了大部分的硬压板，常规变电站硬压板的功能大多由软压板实现，所以软压板的分类设置与操作就显得尤为重要。
（1）软压板分类
智能变电站软压板一般分为以下几类：保护功能投退软压板、定值控制软压板、采样数据接收软压板、GOOSE出口软压板、测控功能软压板。
（2）软压板操作
正常情况下，软压板操作在监控后台实行遥控操作。在保护装置与监控后台通信中断时，若急需对保护软压板进行操作，可允许就地操作，就地操作时，应防止误入间隔，并仔细核对装置和压板命名。
2.2.5二次回路安全措施的变化
二次回路上的工作是一项安全隐患很高的工作，要求工作人员不仅工作认真、规范，而且要掌握并会设置必要的安全措施。
常规微机保护装置通过二次电缆与其他一、二次设备之间构成各种各样的复杂二次回路，同时各保护屏柜之间的联系也是通过端子排之间的二次电缆连接实现。智能变电站用光缆取代了常规变电站的电缆接线方式，各设备由传统的点对点硬结点信号传输方式变为由GOOSE、SV、MMS网络组成的软报文传输方式，这一转变使二次回路在构成上发生了重大改变，与之对应的二次回路安全措施也发生了很大变化。
智能变电站中二次设备与其他运行设备的联系主要依靠光纤和网络，在不破坏网络结构的前提下，物理上就不能完全将检修设备和运行设备隔离。要实现有效的硬件隔离，在回路上已不可能实现，只有通过对装置进行各种设置，改变信息发送方和接收方的状态，才能避免“三误”等情况的发生。
3 结语
与传统变电站相比，智能变电站在二次系统有了质的变化，信息数字化的智能变电站发展促进了变电站二次系统巨大的变革，掌握智能变电站二次系统相关知识，对智能变电站二次设备的管理、运行维护具有一定的帮助作用。
在实现智能电网的建设过程中，智能变电站建设始终是智能电网建设的核心问题之一。二次系统承担着对一次系统设备运行工况的监视、测量、控制、保护、调节等功能，二次系统的可靠工作是保证一次设备稳定运行的基础，为了实现智能变电站在智能电网中的支撑作用，二次系统的架构体系要不断升级与改进，发挥智能变电站的高度集成、兼容、互动、协同功能。
参考文献：
[1]王天锷.潘丽丽.智能变电站二次系统天时技术.中国电力出版社.2013
论文作者:景炎
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/24
标签：变电站论文; 智能论文; 设备论文; 压板论文; 系统论文; 回路论文; 网络论文; 《基层建设》2017年第32期论文;