智能式变电站的建设分析

摘要：智能变电站（smart substation）的定义为：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、计量和监测等基本功能，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，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。智能电网中，智能变电站是重要的构成部件，也是供电网络的连接节点以及采集数据的源头，因此智能变电站的建设分析有着十分重要的现实意义。

关键字：智能变电站；电网；基础；支撑

智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑，是电网运行数据的采集源头和命令执行单元，与其他环节联系紧密，是统一坚强智能电网安全、优质、经济运行的重要保障，也是实现智能电网自动化特征的主要体现。因此，建设坚强的智能电网已成为我国电力系统行业发展的目标，国家电网提出以下发展战略：一个目标，以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网；两条主线，技术上实现信息化、自动化、互动化，管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化；三个阶段，规划试点阶段、全面建设阶段、引领提升阶段。

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一、概述

智能变电站就定义而言是使用先进、可靠、低碳、环保以及集成的智能设备，根据通信平台网络化、全站信息数字化、信息共享标准化为基本的需求，实现信息的自动采集、控制、测量、保护、控制、计量以及监测等基本的功能，同时也可根据实际的需要支撑电网的自动控制、在线分析决策、智能调节以及协同互动等多种扩展功能的智能变电站系统。智能变电站还应具备一次设备智能化、二次设备网络化、运行控制等特征。

智能变电站应以高度可靠的智能设备为基础，实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、应用功能互动化。其基本技术原则如下：

1、智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求。

2、智能变电站的设计及建设应按照DL/T 1092三道防线要求，满足DL/T 755三级安全稳定标准;满足GB/T 14285继电保护选择性、速动性、灵敏性、可靠性的要求;遵守《电力二次系统安全防护总体方案》。

3、智能变电站的测量、控制、保护等单元应满足GB/T 1428更多内容请访问久久建筑网
5、DL/T 769、DL/T 478、GB/T 13729的相关要求，后台监控功能应参考DL/T 5149的相关要求。

4、智能变电站的通信网络与系统应符合DL/T 860标准。应建立包含电网实

时同步实时信息、保护信息、设备状态、电能质量等各类数据的标准化信息模型，满足基础数据的完整性及一致性的要求。

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5、宜建立站内全景数据的统一信息平台，供系统层各子系统统一数据标准化规范化存取访问以及和调度等其它系统进行标准化交互。

6、应满足变电站集约化管理、顺序控制、状态检修等要求，并可与调度、相邻变电站、电源(包括可再生能源)、用户之间的协同互动，支撑各级电网的安全稳定经济运行。

二、体系结构

智能化变电站作为变电站的发展方向，主要解决现有变电站可能存在的以下问题：传统互感器的绝缘、饱和、谐振等;长距离电缆、屏间电缆;通信标准等。

智能化变电站与传统变电站相比，主要需对过程层和间隔层设备进行升级，将一次系统的模拟量和开关量就地数字化，用光纤代替现有的电缆连接，实现过程层设备与间隔层设备之间的通信。

设备智能化和高级功能是智能变电站的两个重要特征。与基于DL/T860的数字化变电站的三层结构划分(过程层、间隔层、站控层)不同，智能变电站基于设备智能化的发展和高级功能的实现，可分为设备层和系统层，其划分依据是智能变电站的功能特征。

设备层主要由高压设备、智能组件和智能设备构成，可看作对应于过程层和间隔层，实现过程层和间隔层的功能，

设备层智能组件是灵活配置的物理设备，包含如下单元：测量单元、控制单元、保护单元、计量单元、检测单元中的一个或几个。它完成变电站测量、控制、保护、检测、计量等相关功能。

系统层包含自动化系统、站域控制、通信系统、对时系统等子系统，可看作对应于站控层，实现站控层功能。

系统层完成数据采集和监视控制、操作闭锁、同步相量采集、电能量采集、备自投、低压/低频解列、故障录波、保护信息管理等各项功能。根据变电站电压等级和复杂程度，可以集成在一台计算机或嵌入式装置运行，也可以分布在多台计算机或嵌入式装置运行。

智能变电站数据源应统一，应能实现数据网络化共享。智能设备之间应实现

三、间隔层和过程层技术

智能变电站中，间隔层和过程层一般使用保护测控一体化的装置，而220kV

电压等级的母线以及变压器的保护，在过程层使用“直采网跳”的方式，而输电线路和母联的保护在过程层使用“直采直跳”的方式，并建立网络的双重配置模式和体系，实现了智能变电站内输电线路、母联、母线、主变，并且将合并单元、交换机以及智能终端实现双重保护和控制。110kV电压等级的保护，在过程层使用“网采网跳”的模式，而其输电线路、母联以及母线的保护与220kV不同的是，其使用的是单套配置方式，而智能终端和合并单元则是双套配置模式和体系。

1、直采直跳

直采直跳的方式要求保护直接采样，而对于单隔间的保护则采取直接跳闸的方式。直采直跳的方式的最大优势在于并不用考虑合并单元采样是否同步，使用插值法可实现采样的同步，另一方面也减少了通过交换机转发报文的环节，从而有效提高了采样信息的有效性，有效避免了由于传输延时抖动产生的对保护的影响。220 kV的输电线路、母联保护都采用“直采直跳”方式，建立了与智能终端与合并单元的连接体系，而保护测控的装置则分别接入站控层以及过程层。

2、直采网跳

“直采网跳”的方式则是保护直接采样，而跳闸的命令则是通过GOOSE网络实现的。相对于直接跳闸而言，网络跳闸的方式有效减少了光纤的数量，降低了工程项目的施工中以及后期的维护，在多间隔的保护装置中可使用这样的跳闸方式，但可靠性不如直跳方式。220 kV的母线以及变压器保护装置均采用 “直采网跳”方式。

3、网采网跳

“网采网跳”方式，采样的数据以及GOOSE的跳闸数据都是通过网络进行传输的。合并单元要求全站同步，而保护装置在收到采样数据之后以序号的方式进行同步，并实现保护计算。

五、站控层技术

智能变电站中的站控层设备主要包括：主机兼操作员工作站、远动通信装置、工程师站、网络通信记录分析系统、保护及故障信息系统工作站、其他智能接口设备等等。宜运用集中或分布协调的方式采集全站实时信息并进行分析计算，实现全站备自投、故障录波等安全自动控制、优化后备保护等功能。宜综合利用变电站全站信息，与继电保护协调互动，优化安全稳定控制功能。

1、主机兼操作员站

应具备站内状态估计及数据辨识与处理功能，保证基础数据的正确性，并支持智能调度技术支持系统实现电网状态估计。智能变电站系统自动化的主要人机界面，具有直观、便捷、可靠、安全等特征，符合整个变电站自动化系统的要求和智能化性能的指标体系和模式。