220kV智能變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：根據(jù)我國電網(wǎng)公司對于智能電網(wǎng)的發(fā)展展望，智能變電站已經(jīng)成為電網(wǎng)建設(shè)的重點。其中220kV智能變電站的二次系統(tǒng)的設(shè)計工作尤為重要，本文對220kV智能變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計問題、結(jié)構(gòu)和優(yōu)化方案進行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：220kV智能變電站；二次系統(tǒng)；設(shè)計

一、概述智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計中的問題

根據(jù)我國電網(wǎng)公司對于智能電網(wǎng)的發(fā)展展望，智能變電站已經(jīng)成為電網(wǎng)建設(shè)的重點。二次系統(tǒng)的設(shè)計中涉及到眾多一次設(shè)備和二次設(shè)備，承擔(dān)著發(fā)電、配電和輸電這些重要工作，對整個電網(wǎng)的正常運營具有重要影響。我國現(xiàn)階段運營的智能變電站在二次系統(tǒng)的設(shè)計中存在不少子系統(tǒng)，對于維護變電站和電網(wǎng)的順利運行并不可靠，其主要問題有：

第一，各級子系統(tǒng)間因為分屬于不同專業(yè)而被單獨設(shè)立，為主站進行數(shù)據(jù)計算增加了難度；

第二，傳統(tǒng)的設(shè)計方案中，站控層設(shè)備比較冗雜，間隔層與過程層中的設(shè)備沒有進行整合，具有優(yōu)化空間；

第三，傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)設(shè)計不能適應(yīng)數(shù)字化測控體系的要求。

針對這些問題，220kV智能變電站的二次系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)當(dāng)以自動化技術(shù)和信息化技術(shù)作為基礎(chǔ)，構(gòu)建更加高效、靈活的設(shè)備結(jié)構(gòu)，適應(yīng)智能電網(wǎng)時代的發(fā)電、配電和輸電的需求，并保障電網(wǎng)的可靠性，兼顧靈活性和安全性。

二、智能變電站二次系統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計流程

（一）繪制SV與GOOSE 信息流圖

在對設(shè)備類型、保護測控原理、自動化目標(biāo)、間隔設(shè)計進行過分析研究之后，著手繪制SV和GOOSE 信息流圖，將設(shè)備之間的邏輯關(guān)系表現(xiàn)在兩份信息流圖紙上。其中，SV信息流圖與傳統(tǒng)的保護原理圖、電流和電壓回路圖的主要功能類似，能表達出電流數(shù)據(jù)流和電壓數(shù)據(jù)流之間的連接關(guān)系；GOOSE 信息流圖集中體現(xiàn)了信息傳輸和設(shè)備控制的邏輯原理。

SV和GOOSE 信息流圖的繪制涵蓋了信息流向、信息傳輸回路兩個部分的內(nèi)容。信息流向能表現(xiàn)出SV 和 GOOSE信息所采用的傳輸路徑，展現(xiàn)出該設(shè)計是否使用了交換機，明確了信息流向。信息傳輸回路能表現(xiàn)出不同的信息集編號所對應(yīng)的不同發(fā)送方與接收方，以及各個信息集編號代表的信息。這兩者組成了完整的信息流圖，能夠充分表達該設(shè)計中運用的保護測控原理、信號自動化和閉鎖自動化信息，更明確地展現(xiàn)出信息傳輸?shù)木唧w路徑。

（二）繪制信息邏輯表

由設(shè)備制造廠商提供ICD文件，通過智能站設(shè)計系統(tǒng)軟件繪制出相應(yīng)設(shè)備的光纜接線圖與虛端子圖，繪制 SV和GOOSE信息邏輯表，實現(xiàn)數(shù)據(jù)模型的配置，并為變電站工程提供表格和數(shù)據(jù)作為依據(jù)。

在SV和GOOSE 信息流圖的基礎(chǔ)上，必須結(jié)合虛端子圖才能構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，表現(xiàn)裝置開入、開出時的具體虛端子關(guān)聯(lián)情況，SV和GOOSE 信息邏輯配置表的功能就是將方案中涉及到的各項輸入、輸出信號之間的連接關(guān)系表現(xiàn)出來。

在繪制SV和GOOSE 信息邏輯配置表時，需要根據(jù)常規(guī)二次回路設(shè)計中對于模擬量和開關(guān)量的開入、開關(guān)量的開出實施的分類，采用表格的方式將智能設(shè)備間的虛端子關(guān)聯(lián)情況表達出來。在這個表格中，需要羅列如下幾種名目：信息內(nèi)容與集編號，起點設(shè)備的名稱、虛端子號和數(shù)據(jù)屬性，終點設(shè)備的名稱、虛端子號和數(shù)據(jù)屬性。

（三）繪制SV和GOOSE裝置光纜配置圖

繪制SV和GOOSE裝置光纜配置圖，是為了促進施工過程中正確完成光纜接線的工作。這份圖紙是對二次設(shè)備間的光纜連接進行集中反映，表現(xiàn)出該設(shè)計中應(yīng)當(dāng)采用何種接口連接方案、光纜類型。根據(jù)該設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)方案、SV和GOOSE 信息流圖、接口配置，確定光纜的類型、走向，對光纜實施配線，構(gòu)建光配單元，繪制對應(yīng)的光纜配置圖。

常規(guī)設(shè)計方案廣泛應(yīng)用于常規(guī)變電站的二次系統(tǒng)設(shè)計，具有一定的經(jīng)驗優(yōu)勢，但也存在較多弊端，對于廠商和設(shè)計院的依賴較為嚴(yán)重，人為的信息輸入還會造成圖紙誤差，因此有必要優(yōu)化設(shè)計方案，加快智能變電站的信息化和網(wǎng)絡(luò)化進程。

三、變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方案

（一）三層一網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)集成方案

三層一網(wǎng)從本質(zhì)上來說，是一種網(wǎng)絡(luò)集成方案，指的是優(yōu)化站控層與過程層的網(wǎng)絡(luò)，并進行整合，從而達到共網(wǎng)使用SV、GOOSE和MMS的目標(biāo)。這種網(wǎng)絡(luò)集成方式對于信息化技術(shù)的要求較高，卻并非粗糙地將站控層與過程層合并起來，而是在保障網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)傳輸安全、可靠的基礎(chǔ)上，通過專門的交換機滿足更多的數(shù)據(jù)傳輸要求：每當(dāng)交換機或單個設(shè)備出現(xiàn)問題時，能夠及時抑制錯誤報文，有效避免單個數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)備出錯導(dǎo)致所有數(shù)據(jù)服務(wù)失常，進而提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?。這也就是說，三層一網(wǎng)能夠保障智能變電站的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不會因為某一個數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)備的故障而整體癱瘓。

構(gòu)建三層一網(wǎng)的過程中，對于原本的保護測控設(shè)備、變電器高低側(cè)的合并單元、智能終端都沒有要求，這些設(shè)備不需要更換，它們完全可以依照既定要求繼續(xù)運行；只對交換機的設(shè)置提出了新的要求，一是交換機的數(shù)量會減少，二是需要更換站控層的交換機及其配置，使用具備光纖接口的設(shè)備。

三層一網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)集成方式能夠符合220kV智能變電站的發(fā)展需求，因此值得研究，但因為這種方案對于通信設(shè)備也就是專門的交換機的要求較高，需要在研究出可靠性更高的交換機后進一步推廣。

（二）過程層優(yōu)化方案

對于220kV智能變電站的二次系統(tǒng)，可以根據(jù)我國關(guān)于智能變電站集成技術(shù)要求的批文內(nèi)容，利用集成裝置對110kV部分的間隔層和過程層設(shè)備實施優(yōu)化，將保護和測控裝置合一，智能終端和合并單元合一，并將裝置都分散下放安裝在GIS智能控制柜內(nèi)，采用SV和GOOSE信息的共口傳輸方式，這樣不僅節(jié)約了屏柜位置，也節(jié)約了電纜及光纜數(shù)量。

110 kV過程層有四種組網(wǎng)方式，在SV不組網(wǎng)、SV和G00SE不共口進行傳輸?shù)那闆r下，需要用到的尾纜最多，最多達到40根；如果選擇其他的組網(wǎng)方式，間隔裝置可以共用一根尾纜的情況下，需要用到的尾纜數(shù)量較少，不多于34根。

（三）220kV主變過程層優(yōu)化方案

220kV智能變電站采用內(nèi)橋接線的方式，220kV進線和主變均為2回，其主變過程層的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案主要有三種：

第一，在主變過程層設(shè)立專門的交換機，并設(shè)立220kV中心交換機。

第二，220kV與主變分別進行獨立組網(wǎng)，根據(jù)此種配置在過程層調(diào)整交換機的數(shù)量。

第三，主變不設(shè)立專門的交換機，需要根據(jù)電壓等級設(shè)立交換機。

結(jié)束語

由于智能變電站的二次回路能夠被網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)所優(yōu)化，因此傳統(tǒng)設(shè)計方案勢必不能適用于智能變電站的發(fā)展需求，對于二次設(shè)備的優(yōu)化也沒有太大的促進作用。因此，我們應(yīng)該通過網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的深入研究，應(yīng)用諸如三層一網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)集成方案這樣的設(shè)計方案，推動智能變電站的二次系統(tǒng)的信息化和網(wǎng)絡(luò)化進程。

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