摘要：近年来，变电站自动化系统的设计逐步从传统变电站“面向功能”（保护、录波、监控、远动、计费、通信等）的设计，走向了“面向间隔”（主变、母线、出线、分段、母联开关等）的设计，实现了从“条条”到“块块”的转变。智能变电站系统在继承“面向间隔”的设计思想基础上，体现功能自治、信息共享、分层处理以及全景优化的原则。
关键词：体系构架；实施方案
1 体系构架
与传统变电站的体系架构相比，建立于新型技术前提下的智能式变电站具备更高层次的综合性能，同时也体现为更紧凑的体系构架。更加符合变电站技术今后的发展趋势。新型变电站建立于GIS的前提下，因此具备了自动化的特性。智能变电站设有光纤传输所需的专用渠道，针对实时性的电压与电流都能予以全面的监控。一旦涉及到某些变化，那么与之相应的回路装置以及保护装置就会因此而启动，以便于为传输信息的专用端口提供保护。
智能变电站基本结构继承了分层分布式变电站结构。智能变电站结构从整体上分为三层，即站控层、间隔层和过程层。在逻辑结构上，在各变电站内部，过程层网络作为过程层设备和间隔层设备保持信息流畅的桥梁，形成了智能变电站的三层设备、两层网络结构。
智能变电站本身构成了核心性的变电站场所，在这其中也包括了过程层，具体涉及到二次设备与一次设备，即能够支持供电系统正常运行的电气设备集合，其分布于相应设备的各个工作场所中。包括变压器、互感器、避雷器以及合并单位和智能终端等。智能变电站设备层需要确保电力供给系统运行过程数据的采集，针对带电操作进行了全面避免，对于各种类型的电气设备实现全面的闭锁操作。因此可见，安全闭锁的措施有助于从根源上防控突然出现的电气事故，同时也能借助传感器来完成全方位的监控。在电流中转的前提下，针对各个时间段的输电参数以及配电参数都能进行全过程的调控。
间隔层又称为连接层，其处于过程层和站控层中间，这一层的价值在于连接各种类型的通信设备，在此前提下提供了全方位的设备管理以及设备监控。具体来讲，间隔层应当包含测控设备与继电器，继电保护不能缺少间隔层作为保障，而间隔层可以用来保护电路并且判断实时性的设备故障。因此在智能变电站系统领域中，间隔层也承担起越来越多的初级数据处理职能，通常对于一些本地数据，会在间隔层做基本处理而后再传输到更高的站控层。
站控层本身包含了自动控制器以及交互设备。其主要职能是在于将多个方面传输过来信息进一步地收集整理，在此前提下负责全方位的变电控制与变电站管理。在开展全面监控的同时，就能判断潜在的异常，然后给出相应的警报。
过程层网络是连接过程层的智能化一次设备和保护、测控、状态检视等间隔层二次设备的通信网络。过程层通信应是实时的、高可靠性的、数据可共享的。它主要传输两类报文，采样值报文 SV 和 GOOSE 报文，通过这两种报文，传输了变电站所需要的全部信息。
站控层连接了设备与间隔层，完成 MMS 数据传输和变电站 GOOSE联闭锁等功能。
2 构建实施方案
2.1 智能设备配置
以某已投运500千伏变电站为例，采用开放式分层分布式系统，在这其中包含了过程层、间隔层以及站控层。采用“常规互感器+合并单元、一次设备+智能终端”的方式实现一次设备智能化，针对智能控制柜应当设置分散式的架构，其中包含了智能终端以及合并单元。
对于合并单元，根据保护双重化的需求，500kV、220kV各间隔及主变各侧（含中性点）合并单元按双套配置，35kV主变进线侧合并单元按双套配置，35kV电抗器、站用电、母线合并单元按单套配置。
2.2.2 二次系统组网
该变电站把站控层和间隔层组成 MMS 网络，间隔层和过程层组成 GOOSE 网络。测控装置和保护分别就有 MMS 网口和 GOOSE网口。MMS 网络全所配置一个，采样星形网拓扑结构；GOOSE 网络双重化配置，按电压等级分成 500kV GOOSE 网、220kV GOOSE 网，两个电压等级 GOOSE 通信网络完全物理独立，双重化的母线保护、线路保护、断路器保护测控、智能终端、故障录波器分别接入不同的过程层网络，单套配置的测控装置同时接入两套不同的A网和B网，以确保测控装置能同时接收两套网络设备的运行状态及告警信息。
图1 500千伏线路保护配置方案
下面以该变电站500千伏线路保护配置方案为例进行详细说明。（如图1）针对500kV的供电线路来讲，可以构建数字式的双重线路保护，其中典型为后备保护以及主保护的两种类型：主保护采用光纤分相电流差动保护，后备保护采用多段式相间距离保护和接地距离保护。为反映高阻抗接地故障，每套保护配置反时限或定时限的零序方向电流保护。
该站500kV线路保护与合并单元之间通过光纤点对点直接采样，每套保护具有三路合并单元接口，一路接线路电压合并单元，另两路分别接两台线路断路器的电流合并单元。具体在运行时，智能终端针对保护装置设有相应的跳闸指令，在通信传输时设置了点对点的模式。针对光纤接口应当进行全面的保护，智能终端应当连接于断路器。一次设备开关量信息、线路保护失灵起动及起动/闭锁重合闸、其他设备起动远跳等信号采用GOOSE网络传送，其中第一套线路保护接至GOOSE网A，第二套线路保护接至GOOSE网B。保护动作、开关量变位等信息通过MMS上送，每套保护有两个MMS网接口，分别与MMS网A和MMS网B相连。
智能终端设有双重的线路配置，其中包含了MU的设备。保护装置应当接入分电流的断路器，针对各种类型的保护装置都要单独的线路。智能终端设计时宜考虑作用于两个跳闸线圈以及一个合闸线圈，具有分相跳、合闸功能。该站本期500kV出线2回，每回线路的每一套保护及其接口独立组一面柜，共组4面柜。每套线路保护通过双通道与对侧线路保护进行通信，采用专用光纤通道，双通道应利用不同的光缆构成。技术实施方案图如图所示。
结语：
在智能电网内部，智能变电站应当构成其中的核心与关键，对于各专业的壁垒进行了全面的突破，在此前提下融合了多层次的控制技术。在优化配置各种资源的同时，就能体现更高层次的集成目标，便于后期进行全方位的维护与改造。
论文作者:徐宁
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
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