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智能变电站综合自动化系统设备和技术的研究
作者：刘丽 王秋筠 王国鹏 来源：《中国科技博览》2013年第36期
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【摘 要】智能变电站是组成坚强智能电网的关键环节，从2011年国家电网全面推广智能化变电站可见其重要性。智能变电站的综合自动化系统是传统变电站自动化技术发展的延伸，是智能变电站在数字化变电站基础上，区别传统变电站的关键技术的集中表现。 【关键词】智能变电站；自动化系统；设备；技术 中图分类号：TM63
1 基于IEC61850的统一通信标准
传统变电站和智能化变电站站内的设备都被划分为过程层、间隔层、站控层，同时智能站站内的网络被划分为站控层网络和过程层网络（即三层两网）。通过将站内各层网络的通信标准统一，使得不同厂家设备传输模式得到统一，从而实现系统的无缝连接、信息的共享和装置的互操作。在IEC61850通信标准下，智能化变电站具备了信息平台网络化、信息共享标准化的重要特征。
基于IEC61850通信标准，智能变电站相比于传统变电站产生的一些变化，如表1： 2 过程层智能设备和技术：
电子式互感器+合并单元、智能终端（合称智能组件）或者传统式互感器+合并单元、智能终端（合称智能组件）的配合，就地将互感器模拟量数字化，并将一次设备的状态等信息就地采集到智能组件中通过过程层网络或点对点方式传输数字光信号。这种模式大大减少了电缆的连接量，取代的是少量的光缆或光纤连接，同时将全站的信息整合为数字量，为全站信息以统一标准传送提供了基础。 2.1 电子式互感器
电子式互感器分为有源式和无源式两类，分类不同，但是与传统互感器相比，电子式互感器都具有绝缘性能优良、弱电信号输出安全、动作范围大、测量精度高等优点。但受环境影响较大，可靠性、稳定性较差，试验的标准和数据还有待完善等现实也不可忽视。所以现阶段电子式互感器还没有在智能站中大规模应用。 2.2 合并单元
合并单元的功能主要是将从电流互感器和电压互感器采集的模拟量通过时间同步技术进行同步，其同步过程包括装置间同步和装置内不同类型采样数据进行同步，并将模拟量转化成数字量，按照IEC61850的标准定义的SV模型（采样值传输模型）输出，供间隔层设备使用。 2.3 智能终端
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智能终端可以接收开关量或模拟量的输入，提供开关量的输出，整合了传统断路器操作箱的功能。定义了基于IEC61850标准下的面向通用对象的变电站事件模型，即GOOSE模型。支持一次设备的状态量等信息按照GOOSE模型形式传输。同时，将二次设备发来的GOOSE命令执行，实现了对断路器等一次设备的控制。在此基础上，智能终端还具备监视断路器跳闸回路完整性、对设备状态进行评估、提供故障预测、计划检修等附加功能。
智能变电站过程层设备选型、装置间连接方式的不同会产生多种组网方式，如表2所示： 通过图1可以直观地理解智能站过程层设备之间的连接情况。 3 间隔层智能设备和技术
智能化变电站间隔层设备主要接收到过程层信息进行处理、判断，再将处理结果通过网络或者点对点的方式反馈给过程层的一次设备，实现对一次设备的监测与控制。间隔层设备主要由传统变电站的继电保护、测控等二次装置在遵循IEC61850标准下进行改进而组成的。 35kV及以下电压等级的保护测控装置整合保护、测控、计量等功能，由于就地下放到开关柜中，这些装置还通过电缆采集互感器的模拟量为主，比电子式互感器接入设备等形式具有更高的性价比。而其它电压等级的继电保护装置多以控制室集中组屏的方式布置，接收的是来自过程层的数字化后的光信号，继电保护装置则不再需要模拟量输入、模数转换等功能和插件，并将保护动作、断路器变位、控制信号等信息上传至GOOSE网络，并与过程层智能终端进行信息交互。
4 站控层智能设备和技术
智能变电站站控层的主要装置包括：监控主机、远动装置、五防主站、故障录波装置等，这些功能与传统站区别不大，只不过遵循的网络通信标准改为IEC61850规约，以站控层MMS模型组网。同时整合了辅助的高级应用。实现了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、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。 4.1 一次设备在线检测
根据一次设备的智能化情况，将选择增加一次设备在线监测后台，将就地安装在一次设备本体的传感器采集的数据上传给在线监测后台，对数据进行分析处理，实时监测设备状态指标的变化，如果出现超出整定的阀值的异常情况，该系统将发出告警信号，并对异常情况的发展趋势进行监测，经过分析处理，对故障设备的故障点等进行预测，出具智能诊断方案，提出检修措施和建议。同时，智能辅助系统还应该具有设备状态评价的功能，该功能建立逻辑模型，制定判断规则，根据规则对设备的运行状态进行判断，得出结论，在典型故障的处理方案等数据库的支撑下，为制定设备的检修计划提供措施依据。