摘要：目的：智能变电站的推广和普及，监视的信号数量直线上升。因此必须对智能站的调控信号进行清理，减少其数量，避免发生异常时关键信号被信号的忽视。
关键词：电容式电压互感器；发展；技术特点；二次失压。
1、前言
随着社会经济及电网规模的迅速发展，监控中心人员面临的挑战越来越大。尤其是智能变电站的推广和普及，其信号的数量远远超过同等规模的常规变电站，使得监控人员需要监视的信号数量直线上升。因此必须对智能站的调控信号进行清理，减少其数量，避免发生异常时关键信号被信号的“海洋”淹没。调控中心通过对220kV智能变电站的智能信号进行了分析，并采用筛选、分类、合并等方法进行监控信号的精简，总结制订了《智能变电站信号范本》，从而大大提高了监控效率，也为以后智能变电站的信号精简提供了依据，保证了智能变电站的安全稳定运行，提升了电网安全管理能力。
2、成果背景
随着国网南阳供电公司第一座220kV智能变电站顺利投产，它的投产为南阳电网向智能化转变拉开了序幕。智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能。
智能变电站为了反映各种故障和异常，提供了丰富的信号，以便于检修维护人员排除故障，但是如果所有的信号都上传至调控中心，将给调控人员带来巨大的挑战，尤其是随着电网规模越来越庞大，这个问题就变得更加突出。因此必须对智能站的调控信号进行筛选、分类、合并，减少其数量，避免发生异常时关键信号被淹没，所以精简智能变电站调控信号十分有必要。
3、成果内容
为了精简220kV智能变电站“智能化”信号，监控员首先深入了解了智能变电站每一间隔的一二次结构，掌握了保护装置、测控装置等的GOOSE链路、SV链路情况，然后确定了目标信号，即每一个链路的“链路中断”和“数据异常”，再将原始信号中导致链路中断的信号合并为“链路中断”，将导致数据异常的信号合并为“数据异常”，最后再加上合并单元、智能终端、网络交换机的“装置异常”、“失电告警”等硬节点信号以及“对时异常”等信号，便完成了“智能化”信号的分类、整理。在此基础上，进一步将调控人员不需要的信号剔除；将智能站的同类信号、同影响信号进行合并，从而达到信号精简的目的。
4、实施过程
一、智能变电站结构简介
智能变电站与传统变电站的最大区别在于：
现阶段的智能变电站采用“三层两网”结构，三层为如图1所示。
图1 智能变电站结构
（1）站控层：站控层包括站级监视控制系统、站域控制、通信、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、保护信息管理等相关功能。
（2）间隔层：间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置、故障录波装置等，实现保护、运行监视、操作与控制等功能。
（3）过程层：过程层设备包括合并单元、智能终端等，实现电压、电流信号的采集和模数转化、一次设备告警信号的采集、一次设备的操作、控制等功能。
（4）站控层网络：站控层网络是指站控层设备与间隔层设备之间信息交互的网络，它传输的是MMS报文、GOOSE报文，用于站域的监视与控制。
（5）过程层网络：过程层网络是指间隔层设备与过程层设备之间信息交互的网络，它传输的是SMV采样值报文、GOOSE报文，过程层网络对实时性、可靠性要求很高，并且为了实现保护装置的可靠运行，要求保护装置与相应的合并单元、智能终端之间采用点对点方式光纤连接，也就是“直采直跳”。
二、智能变电站信号分析
智能变电站全站数字化后，光纤网络报文取代了传统电缆。复杂的网络报文“看不到摸不着”，给调试维护工作带来了不便，因此各智能设备提供了详尽GOOSE报文记录和网络自检机制，根据告警信息可快速定位故障，提高维护效率。
2.1过程层设备的特有信号
常规变电站直接将电压、电流二次模拟信号通过二次电缆上传至保护、测控装置，保护、测控装置的控制命令也是通过二次电缆传输至相应断路器。而智能变电站是通过合并单元就地将TV、TA二次模拟信号转换成光信号，通过光纤上传至间隔层设备；间隔层设备的控制命令也是通过光纤传输至相应智能终端，控制相应断路器。因此和常规变电站相比，智能变电站就多了过程层设备相关信号。
变电站的合并单元、智能终端都有两个硬接点信号，分别是“装置异常”和“失电告警”。当设备出现异常时，设备告警灯点亮，同时发送 GOOSE告警自检信号，并根据其严重程度决定是否闭锁装置功能，防止事故的进一步扩大。合并单元、智能终端还定义了丰富的逻辑GOOSE信号，以便于调控人员运行监视，也便于检修人员排除故障。
2.2间隔层设备的特有信号
为了监视光纤中的链路是否正常以及传输的数据是否正常，间隔层的保护、测控装置定义了一些特有信号，如表2所示。
2.3过程层网络及站控层网络信号
过程层网络及站控层网络只有一些交换机的硬接点信号，比如失电告警、装置异常等，至于光纤中的链路信息、数据是否正常等，都由相应的保护、测控装置判断并发出相应信号。
三、规范智能变电站信号
电力系统目前还没有针对智能变电站的调控信号规范，但根据《变电站调控数据交互规范（试行）》中的220kV线路保护相关“智能信号”，我们可以总结其“智能信号”的精简思路和方法，并将其推广应用至全站“智能信号”的筛选、分类、合并。
可以看出，除了合并单元、智能终端的硬接点信号、对时异常等信号外，主要是SV数据异常、SV链路中断、GOOSE数据异常、GOOSE链路中断信号。
对于合并单元、智能终端，由于其自检告警、过程层网络异常、串口通讯异常、网口中断时，会导致过程层设备发“装置异常”信号，同时相应的保护、测控装置会发“链路中断”、“数据异常”信号，所以对于过程层设备只取其“装置异常”、“失电告警”硬接点信号；对于保护、测控装置，在分析其二次结构之后，找出与其相关的所有链路，每一链路取“链路中断”和“数据异常”信号。这样就可以确定每一间隔的目标信号。下面以智能变220kV线路为例，介绍智能设备目标信号的确定方法：
（1）智能变220kV线路一二次设备工作原理：
图2 智能变220kV线路二次结构图
智能变220kV线路有两套合并单元，分别采集线路TA两个二次保护绕组的电流，并且分别转接来自两套母线合并单元的电压，通过光纤分别传输到两套线路微机保护装置。保护装置判断故障需要跳闸时，直接将跳闸命令分别传输到线路智能终端，驱动跳闸线圈实现跳闸，真正实现保护“双重化配置”和“直采直跳”。同时线路合并单元及母线合并单元、智能终端分别将采集的信息传输到两个220kV过程层网络中，220kV线路测控装置从过程层网络获取遥测、遥信信息，并传输给变电站后台机进而传输到调控中心。同样，调度的遥控命令传输到站控层后，也由测控装置传输到过程层网络，线路智能终端从过程层网络获取跳闸或者合闸命令后，驱动断路器跳合闸线圈，实现遥控操作。
（2）确定智能变220kV线路“目标信号”：
根据《变电站调控数据交互规范（试行）》以及调控实际工作，确定智能变220kV线路的“目标信号”，其中智能设备相关的“目标信号”。
四、信号精简具体实施
保护、测控装置中并没有直接的“链路中断”、“数据异常”信号，所以需要对原始调控信号进行分类、合并，将所有会导致链路中断的信号合并为“链路中断”，将所有会导致数据异常的信号合并为“数据异常”。智能变220kV线路“智能化”的信号整理过程。
对于母差保护、主变保护，其采集的信息是来自多个间隔，控制的断路器也是多间隔的。可以在将相关信号合并为“链路中断”、“数据异常”之后，对相同影响的信号进行再次合并。如220kV母差保护，当A套保护的某一个间隔至母差的电流链路中断，那么A套保护将闭锁，所以我们可以将A套母差保护至每一个间隔相同性质的链路中断合并为一个“链路中断”信号，这样可以大大减少信号数量。智能变220kV母线“智能化”信号整理过程。
实践效果
220kV智能变在验收投运时实际的信号数量为4712个，而根据《变电站调控数据交互规范（试行）》中的规定，结合变电站一次设备的规模，可计算出智能变应有的信号数量为1724个。调控中心通过对智能变的调控信号进行分析与精简后，最终的产生信号数量为1591个，比实际减少了66.2%。不但大大提高了调控人员的信号筛选效率，也使得智能变电站的信号描述更加规范，避免了因理解偏差而带来的安全风险。同时，调度员、监控员相互加深了了解，提高了共同解决问题的能力。本次活动的成果，是调控一体化结出的硕果，它将调控一体化进一步推向深入。
结束语
智能变自投运以来一直保持平稳运行，调控中心均能正确完备的监控到其所有信息，因此通过实践证明了智能信号点表的正确性及合理性。为以后智能变电站的调控信号接入、验收及整治奠定了坚实的基础。
参考文献：
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[2]张鑫；无人值班变电站电气设备智能监控系统[D]；长沙理工大学；2012年
[3]李峰；阿拉善地调自动化智能值班告警系统的设计与应用研究[D]；华北电力大学；2012年
作者简介：
郑建华（国网河南电力公司南阳供电公司，河南 南阳 473000）；郑建华（1974-）高级工程师 研究方向从事电力系统研究。
论文作者:郑建华,罗瑞,杨文一,张玉旋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/17
标签：信号论文; 智能论文; 变电站论文; 异常论文; 链路论文; 设备论文; 装置论文; 《电力设备》2017年第33期论文;