摘要：智能变电站为常规的二次回路概念带来了革新，智能变电站二次回路逐步向数字化、光纤化发展，变得“看不到，摸不着”。基于三层两网架构，各层二次设备间利用光缆传输数字信号来实现通信。本文以220kV生药智能变电站为主要分析对象，以典型常规站二次系统为对比对象，全面描述智能变电站整体光路结构图，表明一次与二次设备之间的连接关系、数字信号传输方式以及组网分布情况；通过将智能站主要二次虚回路同常规站对应回路进行对比分析，重点介绍智能化设备之间SV和GOOSE的二次链路关系，并阐明二次回路实现方式的不同以及改变。
关键词：生药智能变电站；光链路结构图；二次虚回路；SV；GOOSE；转变
引言
智能变电站二次回路包含继电保护、开关控制、测量回路、断路器以及电源回路等，主要通过二次设备进行互联，为一次设备提供安全监测和保护功能。在智能变电站电气设备中，由自动控制设备、二次绕组、继电器和可视化仪器等进行串联的二次电路。二次回路可对一次回路中的运行参数和元件状态进行监控、测量和保护控制。基于自动化控制技术的发展，二次回路设计使用互联网技术代替了传统的电缆回路，通过IEC61850标准实现对站内设备的数据传输和控制等功能。因此，本文针对智能变电站二次回路可视化设计，基于IEC61850标准将隐含的逻辑二次回路更加直观、全面反映智能变电站设备之间的物理连接和逻辑关系，方便管理人员随时查看，降低设备故障风险。
1智能变电站光路结构
相比传统的综合自动化变电站，智能变电站通过就地化、数字化的方式采集二次量，常规二次电缆被传递数字量的光缆所替代，增加了二次过程层设备。智能变电站二次设备间采用光纤以及网络进行数据传输与通信，从而取代常规二次电缆回路。现有的智能站大部分采用互感器、合并单元、智能终端模式设计，两者已成为智能变电站的重要接口设备，实现了电模拟量信号与光数字量信号的转换。智能变电站中的智能终端拥有控制及信号传输的功能，等同于代替了常规变电站所具有的操作箱。
一方面智能终端将断路器、隔离刀闸以及接地刀闸等设备位置接点信息和储能、压力等本体硬接点模拟信号转化为光数字信号（即GOOSE报文），通过光纤分别上传至间隔层保护设备、后台监控、故障录波及网络分析等应用；另一方面，它将来自保护的跳合闸控制和遥控GOOSE信号转化成常规的电控制信号，以硬接点的形式，通过控制电缆实现对一次设备的测量、监视、控制等功能。生药智能变电站采用GOOSE点对点直跳的形式确保开关在保护动作时实现可靠动作。间隔层由测控、保护、录波、计量等设备和间隔层通信总线共同组成。
间隔层的设备通过过程层总线，接收设备的SV、GOOSE信息，从而实现控制互锁、互操作过程层设备的功能。各间隔的保护设备之间，通过间隔层交换机或中心交换机取得联系，完成启动失灵、解复压闭锁和发远跳令等功能。同时，智能变电站通过站控层交换机与各保护测控装置进行联系，实现了后台监控、远动及高级应用等功能。
2二次回路可视化技术原理与实现
智能变电站主要是指利用信息技术、电子元件、通信技术及自动化控制设备，对变电站中的电气设备、输电线路等进行自动化控制和保护。运用科学技术手段替代传统变电站管理模式，从而提高变电站运行的稳定性、可靠性。研究得知，智能变电站包括：智能终端、合并单元、网络交换机等过程层设备，站内数据信息通过IEC61850标准按照模型配置接入变电站通信网络，实现站内二次设备之间的信息资源的共享。智能终端（SmartTerminal）是一种智能组件，通过电缆线路与一次设备进行互联，然后采用光纤线路与测量、控制及保护等二次设备进行连接。合并单元（MergingUnit，MU），主要对二次转换器中的电压或电流数据进行整合的物理单元。该单元可以作为互感器的组成件，同时也可作为分立单元。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆智能变电站二次设备及回路工作原理；变电站作为电力系统中的核心环节之一，主要负责电网连接、电能转换以及分配等任务，尤其是近年来，大容量发电机组并网发电，超高压远距离输电线路的建成，使电力系统的规模越来越大，电网运维工作的难度也有所增加，对电网运行的安全性和稳定性要求也越来越高，传统变电站对设备进行数据采集的信息经过端子箱、电缆进入测控装置，终端CPU经过处理后转化为数字信号。因此，导致二次系统调试和维护工作难度较大，依靠人工操作、电话联系的方式工作效率低，难以满足当前智能电网安全稳定运行的要求。
可视化（Visualization）技术是运行图形学和计算机图像处理技术，将数字信息转换为可视觉直读的图像信息，然后采用交互式操作方法及技术，实现对变电站的智能控制。目前，传统变电站二次回路包含：回路图、逻辑图，运维人员根据逻辑图的关系来判断设备是否运行正常。智能变电站实现网络化后可以将网络上的各种信息映射到连接交换机的某一个端口上进行采集，从而完成高速的信息存储。在完成采集之后，系统对信息自动进行分析，并将其展示成逻辑图，通过硬件与软件的配合将信号转换为逻辑图，运维人员可以据此直观监视网络中所有设备的链路通信状况和各个间隔的异常状况，方便了运维人员巡视网络设备运行状况，提升了智能变电站的安全管控水平。
3智能变电站在检修工作上带来的转变
（1）常规变电站中，后台系统的保护功能是按照“硬压板”的形式，在后台界面中所实现，而如今在智能站中转变为“软压板”的形式，仅保留了检修硬压板，因此也对检修工作和安措执行带来了不一样的方式。
（2）常规站中一般单装置异常的影响范围仅限于本装置，只需停用本装置即可。而智能站中的合并单元、智能终端以及交换机等公用设备有异常时，影响与之相关联的设备，尤其是合并单元异常时，可能需要退出与之关联保护。
（3）常规站采用短接CT回路、断开PT回路、退出口硬压板、解除电缆接线等。而智能站二次检修的安措实施方案一般采用退软压板、投检修压板、拔光纤的方式。同时，为加强安全性，防止直采断链未闭锁而导致母差误跳运行开关，一般按一拔直跳、二拔组网、三拔直采的顺序拔纤，只有在单间隔二次设备连接的间隔交换机上，才会采用拔级联光纤的方式，以彻底隔断运行间隔的过程层的网络联系。
（4）智能设备检修硬压板投入后，设备会进入检修状态，并发出绑定“TEST置1”检修品质位的数据流，接收到的数据流一定要具有相同的检修品质，才会实现对应的功能，否则设备将判别为采样或开入量“状态不一致”，对应屏蔽功能。
（5）根据故障信息，确定故障回路。在现场通过发现的故障信息，如调取后台报文、故障录波报文、网络分析仪报文等信号，根据该智能站具体的二次回路的具体光回路结构，可以判断故障出现在具体的哪个回路。
结语
本文主要以220kV生药智能变电站和常规站220kV侧的二次系统为分析对象，将智能变电站的二次虚回路和常规站的二次传统回路进行了较为详细的对比分析，包括描述了常规站中主要二次回路构成、智能站中电压回路、电流回路、跳合闸回路、启动失灵等主要回路中SV、GOOSE信号发送和接收实现方式以及虚端子的连接情况。在对比分析的基础上，进而对智能变电站的二次回路的故障排查给出了几点建议。本文分析了实际工程中智能站二次回路实现方式的变化，可为后续智能站的二次回路设计、故障分析排查以及未来发展提供一定的参考和借鉴。
参考文献
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[3]戴宪滨，邹婷.变电站二次回路的发展趋势[J].沈阳工程学院学报.2011.7(1).
论文作者:杨刚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/9
标签：变电站论文; 回路论文; 智能论文; 设备论文; 常规论文; 压板论文; 间隔论文; 《基层建设》2019年第5期论文;