（国网厦门供电公司 福建厦门）
摘要：随着我国变电站自动化技术、电力设备制造技术以及现代网络通信技术的不断发展，基于IEC61850标准、智能化的一次设备以及网络化的二次设备的智能化变电站已然成为现阶段电力技术领域的热点问题。本文首先分析了智能化变电站相关技术以及它的应用，对智能化建设相关思路进行了简单介绍，详细分析了厦门电网第一个投入运行的彭厝220kV变电站智能化技术方案，本文的研究对于下阶段智能化变电站的改造以及新建智能化电站均有着非常重要的理论意义以及工程借鉴作用。
关键词：智能电网；智能化变电站；IEC61850标准
0.引言
所谓智能化变电站指的就是智能化的一次设备与网络化的二次设备以及自动化的运行管理系统[1]。其中，自动化系统其逻辑层次和功能主要包括间隔层的可靠传输控制，过程层的智能化还有站控层的监控分析等[2]。智能化变电站实现自动化的基础就是通信系统，系统的适用性直接由通信系统的可靠性以及信息传输速度决定[3]。本文分析了智能化变电站的相关技术以及它的应用，并详细分析了厦门电网第一个投入运行的智能化变电站220kV彭厝变电站的智能化技术方案，本文的研究对于下阶段智能化变电站的改造以及新建智能化电站均有着非常重要的理论意义以及工程借鉴作用。
1.智能化变电站自动化系统其结构与功能
智能变电站自动化系统在逻辑功能上由站控层、间隔层和过程层三层设备组成，采用分层、分布式网络系统实现连接，整个体系为“三层两网”结构。
全站各层设备和网络按照IEC 61850标准统一建立模型，实现不同厂商、不同设备之间的规约互通和互操作。如图1所示为其结构关系。
1.1过程层
过程层由合并单元、智能终端等构成，其作为一次设备以及二次设备之间的结合面，是智能化电气设备的智能化部分。主要的功能包括电力运行中电气量的实时检测、运行设备状态参数检测以及操作的控制执行及驱动。
1.2间隔层
间隔层由保护、测控、录波、计量等构成，在站控层及站控层网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地功能。其功能主要有：对本间隔过程层的实时信息数据进行汇集；实现对一次设备保护的控制；完成本间隔操作的闭锁功能；实现操作同期及其他控制功能；可以控制统计运算、数据采集以及控制命令发出的优先级别；通信功能，也就是同时高速完成与站控层、过程层的网络通信。
1.3站控层
站控层由主机兼操作员站、数据服务器、综合应用服务器及通信网关机等构成，提供站内运行监视控制的人机联系界面，实现间隔层、过程层等设备的管理控制功能，并与调度通信中心通信。站控层网络采用百兆星型双网结构。
1.4ICE61850标准
ICE61850的主要特点是：①使用面向对象建模技术：②使刚抽象通信服务接口（ACSI）、特殊通信服务映射SCSM技术；③使用分布、分层体系；④具有面向未来的、开放的体系结构；⑤具有互操作性；⑥使用MMS技术。如图2所示为IEC61850的服务以及协议栈。
（1）基于ICE61850标准的保护装置。其中，智能电子装置IED是一个在接口限定的条件下并且在规定范围内可以完成一个甚至多个指定逻辑节点任务的实体。该装置执行任务、交换数据的最小功能单元就是逻辑节点。在ICE61850标准当中，保护整定值以及有关动作信息非常重要。逻辑节点中包含有非常多的数据信息及其数据属性。因此，传统的以单片机或者是以小型微处理器为主的CPU板硬件平台显然无法满足规约应用的需求。所以必须要为ICE61850装置提供更加高端的硬件支撑平台，这其中就包含扩展高性能的微处理芯片，同时为该CPU提供大量的存储FLASH以及其它外围辅助设备。
2.1一次设备的智能化方案
本工程基于全寿命周期管理（LCC）和智能化理念，全面应用智能化一次设备，采用“一次设备本体+智能单元+传感器”的形式，一次设备本体采用一体化设计。220kV、110kV GIS设备及主变压器均采用一次设备+智能组件方式。全站各电压等级保护、测控采用集中布置方式安装在二次设备室；合并单元、智能终端、状态监测IED等下放布置在智能控制柜内；主变中性点合并单元、本体智能终端（含非电量保护功能）等智能组件就地布置于主变场地智能控制柜中。
2.2二次系统的智能化方案
按照间隔来对过程层交换机进行配置，对于220kV而言，每间隔配置2台过程层交换机，而对于110kV而言，每个间隔配置1台过程层交换机，交换机与保护共同组柜；220kV配置中心交换机安装在220kV母线保护柜中；110kV配置中心交换机安装在110kV母线保护柜中。继电保护装置采用“直采直跳”方式，主变跳母联采用网跳方式。测控、计量、故障录波器及网络记录分析系统从网络采集信息，过程层GOOSE和SV网络共同组网。
220kV及主变压器的保护、测控进行独立配置，并布置于二次设备室内。10kV采用保护测控计量多合一装置，布置在10kV开关柜内。
除保护装置采用直采直跳外，SV报文、GOOSE报文统一采用网络方式并共网传输，根据电压等级来配置过程层网络。220kV过程层网络采用星形双网结构。110kV过程层网络采用星形单网结构（主变中压侧除外）。10kV不设置独立的过程层网络，GOOSE报文通过站控层网络传输。
变电站配置1套公用的时间同步系统。主时钟双重化配置，支持北斗系统和GPS系统单向标准授时信号，但优先采用北斗系统，时间同步精度和守时精度满足站内所有设备的对时精度要求。站控层设备和10kV间隔层设备采用SNTP网络对时方式，间隔层采用IRIG-B对时方式，过程层设备采用光IRIG-B实现时钟同步。
全站直流、交流、UPS、通信等电源采用一体化设计、一体化配置、一体化监控，其运行工况和信息数据通过一体化监控单元展示并通过DL/T860标准数据格式接入监控系统。
2.3辅助监控系统的智能化方案
配置1套变电设备状态监测系统，状态监测系统采用分层分布式结构，由传感器、状态监测IED构成。后台主机功能利用综合服务器实现，收集处理设备状态监测信息和主变压器运行工况信息，同时具备上传主站功能，能够实现一次设备状态监测数据的汇总以及分析。
配置1套智能辅助控制系统，实现对图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、采暖通风等辅助系统的智能运行管理功能。设置独立的后台主机，实现智能辅助系统的数据分类存储分析、智能联动功能，并将信息上传主站。
3.工程亮点介绍
3.1顺控操作
实现远方监控中心、变电站就地顺序控制功能，包括单间隔“运行←→热备用←→冷备用←→检修”状态转换操作，双母线倒闸操作，变压器各侧跨电压等级操作，以及其它任意典型操作票的组合任务操作，包括10kV开关柜运行、试验位置和断路器分、合闸的完整顺序控制。
3.2智能告警及事故信息综合分析决策
建立各类一次、二次设备状态及功能的应用模型和专家知识数据库，针对告警信息的分类告警、信号过滤、对变电站的运行状态等进行在线实时分析与推理、自动报告变电站异常并提出故障处理指导意见，同时将信息提供至调度/集控主站系统。
3.3设备状态可视化
应采集主要一次设备（如变压器、断路器等）的状态信息，重要二次设备（如测控装置、保护装置、合并单元、智能终端等）的告警和自诊断信息、二次设备检修压板信息以及网络设备状态信息，进行可视化展示并发送到上级系统，为电网实现基于状态检测的设备全寿命周期综合优化管理提供基础数据支撑。
3.4源端维护
在保证安全的前提下，在变电站中应利用统一系统配置工具进行配置，生成标准配置文件，包括变电站网络拓扑等参数、IED数据模型及两者之间的联系。变电站主接线和分画面图形，图元与模型关联，应以可升级矢量图形（SVG）的格式提供给调度/集控系统。
3.5一体化平台实施方案
构建一体化平台，不设独立的保信子站、五防工作站，一次设备状态监测、辅助控制子站信息接入一体化平台进行统一管理，一体化平台采用跨区设计，I区和III区通过单向隔离装置进行信息交互。整合了各应用系统功能，减少了服务器等硬件设备及与各子系统的运行维护成本。
4.结束语
本文主要分析了基于IEC61850标准、智能化的一次设备以及网络化二次设备技术的智能化变电站相关技术，结合具体情况针对彭厝220kV智能化变电站的建设制定了方案。随着我国电网规模的逐渐扩大，为了确保电网运行的可靠和安全，必须要对电网技术进行创新，电网智能化建设是未来电力技术发展大趋势。国内已经有很多智能化变电站投入运行，总体而言效果较好。
参考文献：
[1] 陈树勇，宋书芳，李兰欣，等.智能电网技术综述[J].电网技术，2009，33（08）：21-23
[2] 邢健，徐琳喆.刍议智能化变电站的管理[J].中国科技投资，2016（5）：230-24
[3] 柴宏博.智能化变电站维护技术分析[J].电工技术，2016（1）：396-397
作者简介：
黄昭斌，性别；男，籍贯：福建厦门人，出生年月：1976 04，性别：男，汉族，学历：本科 目前职称：中级职称。
论文作者:黄昭斌
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/2
标签：变电站论文; 设备论文; 间隔论文; 功能论文; 智能论文; 过程论文; 电网论文; 《电力设备》2016年第18期论文;